机器人的大脑

中华网科技 http://tech.china.com 2006-05-16 20:38:06

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　　人之所以比万物生灵聪明，是因为有一个相当发达的人脑。人语言控制能力，识别行为及高级思维等等，都是通过大脑这一特殊器官而完成的。在这些过程中，大脑所起的作用是：将眼、耳、鼻、皮肤等感觉器官收集到的信息进行变换、加工、比较、识别、分析、判断并做出决定、输出信号等一系列极其复杂的工作。通过大脑处理加工后的信息而作出的相应行为，称其为“智能性反馈”。
　　
　　既然人类造出了“机器人”这一代替人的作用的机械，当然也应该给它装上一个脑子，使人造的非生命机器有一个根本性的变化。机器人的“大脑”的“进化”就象生物从植物、低等动物进而发展为有脑的高等生物一样，也是经历了—个从简单到复杂的过程。
　　
　　机器人的大脑实际上就是大家非常熟悉的—个名词——控制系统。机器人的每—个行动都由控制系统来支配。
　　
　　早期的“大脑”：
　　
　　最初的控制系统是由一些程序电路组成，主要元件是插销板、凸轮，磁带及穿孔带和卡片等。这种控制方式从比喻上来说，其“头脑”的智商比较低，机器人自己不会“见机行事”。它主要用于点位式控制的机器人。点位式控制是指机器人的手臂移动是从一个点位移到另—个点位，它追求的结果是最终位置的准确性，并能在最终位置上保持，而并不重视两点之间的路径。一般说来，大致是按直线移动。采用这种程序控制的机器人动作必须预先编排并已存贮在电路内。对用于在生产线上料、下料或作简单搬运动作的机器人，仅此“大脑”已足够矣，因为对这些机器人只是要求它们做一些固定操作，能准确地在规定位置上抓取和放置物件就行。
　　
　　聪明的“大脑”——计算机：
　　
　　当机器人的动作比较复杂时，比如说用于喷漆、电镀、切割、装配(视频)等工作的机器人，它们的动作可不是两点式了，需要连续轨迹式的控制，即机器人的手臂运动设定点是无限的，为此，对控制系统的要求就更高。相对点位式而言，连续轨迹式对存贮器的要求也高，因而，必须采用有“聪明大脑”之称的计算机了。
　　
　　随着计算机技术，尤其是微电子技术及其器件的发展，使得微型计算机的应用得到普及，并在机器人控制技术中占了重要的地位，当前比较高级的机器人均采用计算机控制。例如，日本电器公司制造的超精密装配机器人．它的手能抓住两千克重的物品，并以不到0.08毫米的误差停在所规定的位置上，因此，它所装配的集成电路和电子部件的印刷板，以及其他电子产品精度达微米级，是一般人工装配也难以达到的。
　　
　　微型计算机的问世，尤其是微电子技术的日新月异的发展，使得机器人如虎添翼，元器件的集成度提高，不但能实现机器人控制装置的小型化，而且大大提高了可靠性和促使了成本的降低，并使得机器人的功能更加完善。
　　
　　微型计算机在机器人中担负着如同人的大脑那样的功能，机器人的一切行为均通过程序来执行，可以这样说：现代高性能的机器人必须依赖于微型计算机。从工业机器人到各类福利机器人，以及宇宙、海洋探险机器人、智能机器人等的控制系统，无一能离开微型计算机。它具有计算和处理各类数据与信息的能力，并能迅速地实时处理外来信号和控制相应设备。
　　
　　机器人的智能化：
　　
　　尽管计算机的出现使机器人获得了一个比从前更聪明的头脑，各类传感器件的问世令机器人耳更聪，目更明，手脚更灵活。然而，只赋予以固定工作顺序编写的程序工作的机器人只能刻板地执行任务，即使给机器人安上外部传感器，使之能依靠从传感器所获得的外界环境信息而有助于执行过程的控制，但也只是属于简单的反馈控制。
　　
　　几千年来，人类梦寐以求能造出代替人、超过人的“人造人”。人具有认识和改造客观世界与主观世界的能力。人类对这些行为和行为的结果有别于动物的本能。是通过思维的意识行为。所以，制造出有人脑的智能机器人这一想法吸引了许多科学家。