相信許多人在聽到機器人這三個字時，會聯(lián)想到“高級”、“炫酷”、“變形金剛”、“強大”，還有一些人會聯(lián)想到科幻電影中的“終結(jié)者”，他們將與我們?nèi)祟惞蔡?。但是，真實的機器人真的能做到嗎？

    機器人是什么？

    機器人Robot一詞在英語中來源于捷克語中的robota一詞，通常被翻譯為強迫勞工。對大多數(shù)機器人的描述都非常恰當(dāng)。全世界的機器人大多數(shù)都是用來進行繁重的重復(fù)生產(chǎn)工作。他們承擔(dān)了對人類來說非常困難，危險或者無聊的任務(wù)。

    機器人的組成部分

    在最基本的層面上，一個典型的機器人有一套可移動的身體結(jié)構(gòu)，一臺類似發(fā)動機的設(shè)備，一套感應(yīng)系統(tǒng)，一個電源，以及一個電腦“大腦”，用來控制所有這些。實際上，機器人就是由人創(chuàng)造的“動物”，它是一種機器，模擬人和動物的行為。

    它的定義范圍很廣，大到工業(yè)機器人在工廠服務(wù)，小到家庭清潔機器人。根據(jù)目前最廣泛的定義，如果某物被很多人視為機器人，那它就是機器人。很多機器人學(xué)專家使用了一個更精確的定義。它們規(guī)定，機器人應(yīng)該有一個可以重新編程的大腦，可以移動身體。

    機械人不同于其他可移動機器的地方在于他們的電腦元素。很多新款汽車都有一個車載電腦，但是僅僅是用來做一些小的調(diào)整。駕駛者通過各種機械裝置直接控制汽車的大部分部件。在物理特性上，機器人不同于一般的電腦，它們分別連接著身體，而一般的電腦卻不一樣。

    機器是如何工作的。

    現(xiàn)在，工業(yè)中機器人主要是用來代替人工去重復(fù)完成完全相同的工作。舉例來說，某個機器人可能負責(zé)在流水線上將花生醬罐子蓋上。為教授機器人如何完成工作，程序員將使用一個手持式控制器來指導(dǎo)機器手臂完成整個動作。該機器人能精確地將動作序列存儲在記憶中，此后無論何時新的罐子從裝配箱上傳送過來，機器人都會重復(fù)進行這些動作。

    機械臂最常用的制造類型。

    一個典型的機械臂由7個金屬部件組成，并由6個接頭連接在一起。為了控制機器人，電腦會轉(zhuǎn)動每一個連接每一個關(guān)節(jié)的電機。不同于一般的電機，步進式電機以遞增的方式精確地運動。這樣，電腦就能精確地移動機械手臂，使其不斷重復(fù)同樣的動作。機器人使用運動感應(yīng)器，以確保自己在正確的數(shù)量上移動。

    由于機械臂僅在有限的范圍內(nèi)工作，因此其制造和編程難度相對較低。假如你把機器人送到廣袤的外界，事情就變得有點復(fù)雜了。

    最大的難題就是給機器人提供一個可行的運動系統(tǒng)。假如機器人只需平地移動，車輪和軌道通常是最佳選擇。在車輪和軌道足夠?qū)挼那闆r下，它們也能適應(yīng)更崎嶇的地形。但機器人的設(shè)計者傾向于使用類似于腿的結(jié)構(gòu)，因為它們更具適應(yīng)性。制作腿形機器人也有助于研究人員了解自然運動學(xué)，這在生物學(xué)研究領(lǐng)域是一種有益的實踐。

    家庭自制機器人

    家用機器人作為一種亞文化，正迅速發(fā)展，并在互聯(lián)網(wǎng)上產(chǎn)生巨大影響。愛好者們使用各種商業(yè)機器人工具，郵購零件，玩具，甚至老式錄像機來組裝他們自己的作品。

    就像職業(yè)機器人一樣，家庭自制的機器人種類繁多。機器人愛好者們有的要到周末才能上班，有的則自己制作出非常精巧的行走機器；還有一些人為自己設(shè)計家庭機器人，也有一些人對運動機器人很有興趣。對于競技性的機器人來說，人們最熟悉的就是遙控機器人戰(zhàn)士，正如你在戰(zhàn)斗機器人上看到的那樣。這兩臺機器不算“真正的機器人”，因為他們沒有可以重新編程的大腦。他們只是增強了的遙控汽車。

    人工智能

    AI(AI)無疑是機器人學(xué)中最激動人心的領(lǐng)域，毫無疑問，也是最具爭議的：所有人都認為，機器人能在流水線上工作，但是，關(guān)于它是否能擁有智能，大家意見不一。

    正如術(shù)語“機器人”本身，你同樣難以給“人工智能”下定義。最終的人工智能是再現(xiàn)人類的思維過程，也就是用人類的智慧制造一臺人工機器。AI包含了學(xué)習(xí)任何知識的能力，推理能力，語言能力，以及形成自己觀點的能力。當(dāng)前，機器人專家還遠沒有達到人工智能的水平，但是他們已經(jīng)在有限的人工智能領(lǐng)域取得了巨大的進步?，F(xiàn)在有了人工智能的機器，它們已經(jīng)能夠模仿一些特殊的智能元素。

    AI真正的難題是要了解自然智能是如何工作的。與制造人造心臟不同，人工智能的發(fā)展在科學(xué)家手中還沒有一個簡單而具體的模型可供參考。大腦里有上百億個神經(jīng)元，我們的思維和學(xué)習(xí)都是通過不同神經(jīng)元間的電子連接來實現(xiàn)的。但我們不知道這些連接是如何實現(xiàn)高級推理的，甚至不了解低層操作的實現(xiàn)原理。人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看起來非常復(fù)雜。

    不管怎樣，機器人將在我們未來的日常生活中扮演重要角色。今后幾十年中，機器人將逐步超越工業(yè)和科學(xué)，進入日常生活，就像計算機在20世紀80年代開始向家庭普及一樣。