我心目中的机器人

12013—2014学年第2学期《工业机器人概论》课程论文班级机械1101学号2011010014姓名马永杰开课学院_机电工程学院论文题目：（1）我心中的机器人我心目中的机器人摘要：基于现在机器人的发展水平和未来的发展趋势，我心中的机器人是一种微型的机器人，它可以进入人体，帮助人类清理体内的毒素和多余物质，这样人类就可以免去许多烦恼，例如：女同胞可以轻松减肥，体内的毒素可以排出。一、机器人的发展历程及个人想象在机器人发展的历史上,存在着两条不同的技术路线:一条是日本和瑞典所走的需求牵引,技术驱动,把美国开拓的机器人,结合工业发展的需求,开发出一系列特定应用的机器人,如弧焊、点焊、喷漆装配、刷胶、建筑等等,从而形成了庞大的机器人产业;另一条是把机器人作为研究人工智能的载体,看成计算机科学的一部分,即从单纯技术上模仿人的某些功能出发,研究智能机器人,如美国、英国相当一部分大学及研究所所做的,由于人工智能和其他智能技术的发展远落后于人们对它的冀望,致使绝大部分研究成果始终走不出实验室。我们必须对需要与可能二者作认真的研究,按需求牵引,技术导向的原则,才能得出正确的研究方向,制订出一条可行的技术路2线。2.21世纪工业机器人面临的形势21世纪即将来临,毫无疑问,技术的发展及世界市场的竞争,将沿着20世纪90年代展开的道路前进,危机与机遇并存。能否把现在的大规模生产线作为一块跳板,跳到具有和它具有同样效率,能生产中小批量的敏捷生产线,以期达到生产同一类产品的价格和批量无关。这将决定一个企业、一个地区以至一个国家在未来竞争中的地位。这一发展态势将为机器人技术的进一步研究与开发提供极大的机遇。在用通过编程可重组的生产单元实现敏捷制造装备中,传统机械的机器人化及新一代机器人化的机器将是两个重要的发展方向。这里所谓的机器人化,是赋予机器以一定的感知、思维(问题解题、决策和规划)和动作的能力,或者说采用机械电子工程(Mechantronics)的办法来改造传统机械,发展新机械。另外材料、传感器、控制等技术的发展又为机器及机器人本体的发展提供了很好的基础。3.非制造业用机器人面临的形势21世纪将是人类开发海洋的世纪。由于海洋和空间都不适宜于人类的生存。适应这种需求,发展各种机器人将是一个可选择的途径,这将大大促进机器人的发展。而在我心中一直有一个进入血管的机器人的想法：知名英剧《黑镜》的第一季第三集之“你的全部历史”其实已经隐隐约约地预示了这个未来。在这部黑色短剧中，人们在脑后植入一个芯片，可以把自己看到的东西都永久保存起来，以供自己事后随时查阅。黑镜前后两季，做的都是对高科技发展进行反思的事。在这一集中，它的矛头指向的其实就是：可植入设备。人类其实一直是靠外部设备生活的，比如衣服就是一种外部设备。而人类之所以成为万物之长，也就是因为人类会发明并使用工具——工具就3是一种外部设备。数字化时代开启以来，前后已经事实上出现了三种设备，前两种风靡全世界，后一种正在有这个趋势风靡全世界：台式设备、手持设备、可穿戴设备。而这三种设备有如下这条路径：它们在物理距离上离我们越来越近，它们希望牢牢地和我们在一起，走到哪里都能带到哪里。某种意义上讲，它们，就是我们——事实上，今天一个智能手机里的所有正在产生的和曾经产生过的数据，的确可以多维度地代表我们自己。但这三种设备，无论物理距离离我们多近，都还毕竟：1、有距离的；2、我们可以随时把它们拿掉。设备会不会出现“负距离”，也就是存在在我们的体内？这被我称为“可植入设备”，一旦这种设备大规模出现（零星的，其实已经有了，比如说人工心脏），我们何尝不是半个机器人？在我看来，有两大类“可植入设备”。其一是植入我们脑壳中的芯片，就像黑镜那一集里所描绘的那样。其二是智能义肢或功能更为强大的义肢，比如说，你的手掌本身就是一个电话，手心在需要的时候会出现九宫格（翻拍科幻片Recall里有这个设计）；再比如说，你的双腿可以用时速达到60码的速度行进。当然，这些都是义肢，你需要把你现在的手和腿给砍了换上“智能义肢”才能做到。这一幕听上去有些恐怖，有些人会声称这还是人吗并由此表示拒绝。但我却（不知道是乐观还是悲观地）以为，高科技的发展，并不是以个人好恶为抉择的。正相反的是，很多人使用高科技，其实是被裹胁而去的——他人都在用。当你发现你身边的人由于大脑里的芯片真正能做到过目不忘时，当你发现身边的人都在以60码的速度飞速前行时，当你发现身边的人对着手4就可以和别人视频通话时，你会屈服的。即便你不屈服，你会让你的孩子屈服的。因为未来的高考，都是建立在能完美记忆1万本书所容纳的知识这个基础上的，你的孩子没有芯片，那就是被淘汰的命。很重要的一点在于，人类之所以成为这个星球的顶级生物，不是因为它的任何一个肢体很强大，而只是因为它拥有一般动物所无法拥有的大脑。于是，逻辑上就可以这么说，只要大脑不被替代，其它什么都是可以替代的。而至于大脑，不被替代不等于它不可以被升级，大脑植入芯片，就是升级中的一种。希望在不久的将来，有一种纳米级的机器人能够通过注射的方法，将纳米机器人注射到人体，而当该机器人遇到血管中淤积或漂浮的胆固醇、脂肪时能毫不留情的扑上去，迅速将其撕咬嚼碎。同凶恶的病毒相遇时，它们毫不畏惧，挺身而出。可是病毒也是很狡猾的，他们眼看对方来势凶猛，往往会装出一副缩头缩尾的可怜相，好像已经投降；或者干脆一下子躺下，一动不动，似乎已经成了一具僵尸。机器人善良大度，他们大踏步的从这些已经放下武器的敌人身边走过。但是受到优待的病毒并没有就此罢休，等机器人擦肩而过后，他们一跃而起，开始从背后恶狠狠的攻击机器人，机器人不断倒下。不要着急，这些机器人体内有纠错功能，他们中的大多数机器人在吃了一次亏之后，只要不是光荣牺牲，他们就能自动调节行为方式。于是，机器人不再老实可欺，他们见到病毒后，不管他们如何伪装，非要杀个片甲不留。病毒也随机应变，当他们同机器人相遇时，他们便拼命地膨胀躯体，5虚张声势，竭力装出一副凶神恶煞的模样。可是，大脑装有“超级勇敢”程序的机器人，英勇善战，视死如归，决心以自己的生命捍卫人类的健康，于是机器人同病毒进行了激烈的大搏杀。病毒不断被歼灭，病毒的碎块不断渗透出血管，流入肾脏，通过尿液排出体外。于是动脉畅通无阻，人体更加健康。虽然我的想法现在的科技还没达到，但是随着微机电技术的发展，幻想正在一步步变成现实。当然关于机器人，很多电影也给我们展现了未来机器人的发展变化：其中我最喜欢的就是《机器人瓦利》，又译名《机器人总动员》。这是一部叫人赏心悦目又比较伤感的电光动画片。基于对稚气小朋友思维及行为模仿，里面几乎充满了搞笑味道。随着画面移动剧情发展，可以叫人嘴角一直咧向后脖颈。但看完以后仔细回味，不禁叫人几多心酸。人类社会真要科学到那个地步，着实可悲到了极点。好在结局，多少还给人以慰藉：地球又有绿色了...二、仿生学与工业设计仿生学是近几十年来发展起来的属于生物学与技术科学之间的一门边缘学科。其英文为bionics,来自于希腊文bion,意指生命。J·E斯蒂尔博士提出仿生学定义———仿生学是模仿生物系统的原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征。其研究范围为机械仿生、物理仿生、化学仿生、人体仿生、智能仿生等。在机械仿生中还分为结构仿生、功能仿生和形态仿生。工业设计是一门综合性的边缘交叉学科,虽然其核心是产品设计,是构成产品的功能、结构、形态、色彩、材质等要素,但围绕这些核心要素6的工业设计活动却涉及到社会经济、科学技术、文化艺术等人类生活的各个层面,并需要综合社会科学和自然科学中众多学科知识来完成。随着人们对生物的进一步研究,仿生学获得了迅速的发展。利用仿生学原理来指导工业设计成为工业设计中的一个重要分支—仿生设计。作为工业设计创新设计方法之一的仿生设计学的概念和研究成果,以工业设计的专业知识和技能为基础,以工业设计创新思想和观念为指导,是工业设计创建人与自然和谐关系,改进人类生活方式的一个重要途径和研究方向。二、现代工业设计中的仿生德国著名设计大师路易吉·科拉尼曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中”。这话道出了自然界是蕴含着无尽设计宝藏的天机。归纳现代工业设计中的仿生，其主要表现在以下几个方面：（一）形态的仿生形态从其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态、抽象形态和意象形态。（二）功能的仿生在工业设计上，功能仿生多用于外形模拟。如计算机模仿大脑的存储功能，控制机器人，来完成各种恶劣环境下的工作。减轻了人的劳动强度，提高了生产率，改善了劳动条件。（三）结构和材料的仿生一般工业设计师积极地关注仿生发明中精巧的结构和奇特的材料，并且巧妙地应用这些结构和材料，结合市场的需求创造出人们需求的产品，7从而创造更有价值的仿生成果，为人类创造更加精美更加丰富的产品。三、总结与展望或许将来的机器人技术正朝着以下四个方向大步前进：感官功能越来越丰富、制作成本越来越低廉、设计编程越来越简化，以及使用起来越来越安全机器人会越来越小目前各国的研究现状而言，表明微型机器人大多还处于实验室或原型开发阶段，但可以预见，将来微型机器人将广泛出现。由德国工程师莱纳尔·格茨恩发明的微型机器人，可直接由针头注射进入人体血管、尿道、胆囊或肾脏。它依靠微型磁铁驱动器前进，由医生通过遥控器指挥，既可用于疾病诊断，也可用于如动脉硬化、胆结石等管腔阻塞类疾病治疗。还能听从医生指挥，将药物直接送达到需要医治的患病器官，以取得更好的治疗效果。当这种微型机器人工作完成后，医生便可以像抽血那样用针头将它抽出来。未来，将会有可以进入人体血液循环系统的功能齐全的医用微型机器人，能进入工业上的小管道甚或裂缝，进行检测与维护的工业用微型机器人，以及各种微型传感器、微型机电产品，如掌上电视等。在军事上，将有小如昆虫的飞行器，用于侦察敌情；装有自动驾驶系统，能在海底航行数年的微型潜艇……机器人会越来越聪明现在的智能机器人，它的智力最高也只相当于两三岁幼儿的智力水平。在将来，高智能的机器人将越来越多，其智力水平也一定会不断提高，8慢慢地达到七八岁、十几岁少年甚至青年人的智力水平。20世纪90年代后期，为促进智能机器人的发展，日本、韩国等国家相继发起举行机器人足球世界杯赛，并成立了相应的协会。机器人足球赛涉及多机器人的动作协调、系统控制等前沿的课题。可以说，每一场机器人足球赛实际上都是世界各国机器人发展水平的一场较量。也许在将来的某一天，就如同1996年世界国际象棋冠军卡斯帕罗夫输给了计算机“深蓝”一样，我们会看到世界顶尖级的球员组成的“超级联队”也对付不了的机器人球队，你相信吗？趋势一：感官功能越来越丰富机器人拥有视觉不仅能在工厂车间中执行更多的任务，还能在其他行业大显身手，比如需要大量人手从事枯燥、重复性工作的饮食行业。“看得见”的机器人可以代替人调酒做蛋糕、切菜伴沙拉，而他们精确的计算功能可以把这些工作做得更好。此外，机器人的触感也越来越灵敏。机器人通过触摸物体，能分析出物体的硬度、密度、形状等物理特性，然后使用相应的机械臂举起物品。展会上的一些工业机器人会用不同的“手”处理不同的物品，它们会使用类似人类手指的多关节机械臂轻柔地夹起巧克力放进盒子；举重物时则用圆盘形的机械臂承受重量。赋予机器人听觉、视觉和触觉的最终目的，是让他们能更好的探索外部环境，最终为走出实验室，进入人类社会共同生活、工作做准备。趋势二：制造成本越来越低廉随着计算机技术日益成熟，其使用成本也越来越低，使用计算机技术9制造的高级机器人的成本也随之下降。由于现代机器人的功能越来越强大，能适应不同生产线需要，工厂企业无需为每条生产线配置单独的机器人，机器人的组装、维护成本因此大大地降低。以广泛应用机器人的汽车制造工业为例，他们使用的机器人非常昂贵，成本可达数百万美元，而这些机器人的组装、维护成本高达其制造成本的四倍。越来越便宜的机器人和维护费用无疑是企业的一大福音。许多机器人生产商更看好娱乐机器人和家政机器人的巨大市场潜力，不断研发出便宜又新奇的机器人推出市场。我们在不久的将来可以遇