还剩16页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
离我们越来越近的机器人(上)第一节什么是机器人大家上午好我是中国科学院自动化所的原魁,也是中国科学院科普研究团的成员我今天给大家带来的报告的题目是《离我们越来越近的机器人》,我想给大家讲四个内容,什么是机器人?我们为什么要做机器人?机器人都能够做什么?机器人和人工智能是什么关系?我们先讲第一个问题,什么是机器人?可能很多人觉得这个问题你还要讲,我们还能不知道什么是机器人吗?可是确实有很多人不知道什么是机器人,因为定义不大一样,所以我觉得还是很有必要讲一讲这边放两个视频,请大家判断一下,看他们是不是机器人第一个这是一个射箭人偶,他自己会搭弓射箭,那么他是机器人吗?这是一个自助小车,能够自己跑来跑去,到达指定的地方,那么他是机器人吗?我想不同的人有不同的答案实际上不同的人对机器人的定义是不一样的,所以即使看到同样的东西,我们的答案往往也不同,比方说这些照片,如果我问他们是机器人吗?我想很多人都会说他们是机器人,这是我们普通人认为的机器人因为我们普通人会认为机器人是一个长得像人的机器,但在我们做机器人研究的人看来,这些都不是机器人这张照片可能有些人会知道或者比拟熟悉,20XX年3月,有一个叫做阿尔法狗的围棋软件,在和一个人类的围棋高手下棋,他利用了人工智能技术战胜了人类围棋的前世界冠军,这件事情非常的轰动,由此引起了人工智能研究的新的高潮那么这个下棋的是一个软件,后来他升了级之后,又和当时的世界冠军,我们中国的柯洁又下了三盘,结果这个软件又把我们的世界冠军也给赢了这是当时新闻报道里的一幅照片那么很明显左边做了一个机器人,在和我们的柯洁下棋,这个是虚构出来的因为实际上在这边坐的是一个人,这个人做什么呢?把围棋软件计算出来的结果摆在棋盘上,和我们的柯洁下棋,并不存在一个机器人可是做人工智能的人,他们就认为围棋软件是一个围棋机器人所以他们很愿意用这样的图来向大家解释人工智能和机器人的关系所以做人工智能的人很多说围棋软件是机器人,不光是这样,他们还把很多的软件都叫做机器人比方说人机对话的软件,他们会把它叫做聊天机器人,还有搜索引擎,叫做搜索机器人当然了,还有一些软件也很厉害,写文章、写新闻报道,那么就会分别叫做机器人诗人、机器人作家、机器人记者但是,这些人工智能的定义,我们做机器人研究的人,是不大愿意承认他们是机器人的,因为这些都仅仅是一个计算机的应用软件,是在计算机里边的,你看不见,也摸不着那么我们做机器人的人是怎么定义机器人的呢?我们做机器人的人定义的机器人一定是要能够看得见、摸得着,而且能够动的今天我要向大家介绍的我们做机器人研究的人定义的机器人,他们的特点就是看得见,摸得着,而且能够动实际上关于什么是机器人,到目前为止并没有一个统一的权威的定义,那么很多人给了不同的定义,但是都不能覆盖所有的机器人因为技术在不断的开展,机器人的概念也在不断的延伸那么什么是机器人呢?机器人是一台有大脑的机器,他的大脑能够发出不同的命令,让机器人完成不同的任务按照这样的定义,我们的机器人玩具,包括这些射箭人偶他们都不是机器人,而自主小车、无人机这样的,毫无疑问是机器人我们那些计算机软件包括围棋软件也可以被叫做机器人,但不管怎么样,请大家记住机器人长得不一定像人,像人的机器不一定是机器人下面给大家介绍一下机器人的小知识,先介绍一下机器人的根本结构,一个机器人一般来说都是由三局部组成,首先有一个机构,像机器人,他的机构长得有点像人,当然每一个机器人都必须要有大脑,机器人的大脑就是计算机那么让我们的机器人能够动起来,需要一个非常重要的部件,这个部件叫做驱动部件这个机器人他为什么能够动呢?是因为它的每个关节的地方都装了一个叫做舵机的直流电机当机器人大脑给各个关节上的直流电机发命令的时候,这些关节上的直流电机就会作动作,那么机器人就能够动起来如果你的程序好,那么机器人就会听你的话,能够走路,甚至能够跳舞机器人的大脑种类很多,它是由两局部组成,一局部是硬件,就是计算机本身,另外一局部就是相应的控制软件单片机、嵌入计算机、笔记本电脑、台式机都可以用做机器人的大脑,但是大局部机器人是用单片机或者嵌入式计算机作为大脑的因为笔记本电脑和台式机的个头太大,功耗也太高,所以用他们做机器人的大脑,除非你的机器人个头足够大,否那么不大实用那么机器人能做很多事情,为了保证他们能够准确的完成各种各样的任务,实际上给它装很多不同类型的传感器机器人的传感器分为两类,一类内部传感器,现在主要用于帮助机器人进行它自身的控制在这里边伺服电机的码盘是一种非常重要的机型的内部的问题那么机器人的外部传感器种类也很多,这里边最重要的是机器人的视觉系统,有了外部传感器,机器人就能够更好的感知环境,从而能够根据环境的变化和具体的任务来做出智能的决策第二节为什么要做机器人介绍了什么是机器人之后,我们再来简单介绍一下,为什么要做机器人?实际上机器人的种类真的是非常的多,那么做机器人的人也非常多大家为什么要做机器人?不同的人当然有不同的目的,简单总结一下,大概主要有这样一些目的机器人很好玩,有很多机器人都很好玩,能够给我们带来快乐所以有些人就是为了好玩而做机器人的当然我们人做机器人的最主要的目的肯定不会是为了好,也不应该是为了好玩的我们做机器人的最主要的目的实际上是想让机器人帮我们做各种各样的事情比方说有些事情是我们人类非常不愿意做的,怎么办?做一些机器人出来,然后机器人替我们做当然还有很多事情都是我们人做不了或者做不好的对于这些事情,当然我们人很聪明,也会做出一些机器人来,让机器人帮我们做或者替我们做机器人的种类虽然很多,他现在用的最好的实际上还是工业机器人,用工业机器人的一个最主要的目的,实际上是为了提高产品的质量和工作效率那么下边我就介绍一些比拟有代表性的机器人首先第一类是能够我们带来快乐的机器人,这样的机器人种类很多,这样其实我们给它一个名字叫做娱乐机器人那么各种类型的机器宠物是我们娱乐机器人里边的一个很重要的门类为什么要做机器手工呢?因为我们很多人都很喜欢养宠物,无论是中国还是外国,无论是穷人还是富人很多人喜欢养宠物,因为宠物确实能给我们带来快乐,可是养过宠物的人也都知道,养宠物有很多麻烦,至少你需要照顾它的吃喝拉撒如果养狗,你就少不了遛狗,无论是冬天还是夏天,你都必须出去遛狗于是就有一些做机器人的公司或者科研单位,他们在想我们能不能做出一些机器宠物来?让这些机器人模样像宠物,动作行为也像宠物,但是我们又不需要照顾他的吃喝拉撒,这样在给我们带来快乐的同时,我们也少了很多麻烦,所以就出现了很多不同类型的机器宠物,像这样的机器狗、机器猫,这是机器鱼实际上机器宠物还有一个很重要的特点,随着技术的不断进步,我们人工智能的技术也在不断的进步实际上我们可以给我们的机器人编程,让机器人能够听得懂我们说的话,按照我们的要求去做各种各样的动作所以机器宠物有时候甚至比真正的宠物还要可爱,还能给我们带来更多的快乐那么陪伴机器人也是娱乐机器人里面的一个很重要的门类,因为陪伴机器人往往功能都很丰富,能和人对话聊天,能够唱歌跳舞,陪小朋友和陪老年人的时候,是一个很好的伙伴那么陪伴机器人种类也是越来越多,未来会更多地走进我们的家庭对我们中国人来说,很重视教育,强调寓教于乐,所以我们的娱乐机器人很多也不用于教育的目的因为孩子们在和机器人玩的同时,他们还可以学习英语,让机器人帮他们背唐诗宋词,学习其他的各种各样的知识当然作为寓教于乐的机器人,还有一个很重要的门类,就是机器人比赛实际上全世界各地有很多不同类型的机器人比赛那么进行比赛在给孩子们带来快乐的同时,也促进他们学习各种各样的知识,特别是计算机编程能力,同时也提高了他们的逻辑思维能力还不光是这样,通过参加这些比赛,还可以培养孩子们的团队精神,对孩子们的成长非常有好处,有帮助那么国内实际上有各种各样的进行比赛对青少年来说,规模比拟大的中国科协的中国青少年机器人比赛,往往是先在全国各地做地区级的选拔,然后做省级的选拔,最后被选拔上来的队伍才能参加全国大赛刚刚介绍了娱乐机器人,就像我前面强调的那样,娱乐机器人虽然能够给我们带来快乐,但这个一定不是我们做机器人的最主要的目的我们做机器人的最主要的目的还是要让机器人帮我们做事情,做什么样的事情呢?做我们不愿意做的事情,做我们做不了的事情,可能做不好的事情下面介绍一些做我们人类不愿意做的事情的机器人那么这样的机型种类也非常的多举几个比拟有代表性的例子,在工厂里有很多的搬运工作,搬运工作的特点是单调,没有技术含量,而且非常辛苦现在的年轻人都不愿意做这样的搬运工作所以搬运工人是经常招不到的,怎么办?只好用机器人所以我们国内包括国外有很多地方都在大量使用各种类型的搬运机器人这是一个搬运机器人的例子大家可能注意到了,这个机器人实际上它是把这些饮料箱吸起来,放到旁边的托盘上来,这实际上是我们的工业机器人的一个很重要的特点因为工业机器人可以根据任务更换它的工具有的时候有吸盘,有的时候有抓手,有的时候用别的工具,还有很多工作是人不愿意干的,比方说各种类型的喷涂工作,这样的工作往往都是工作环境非常的恶劣,而且各种涂料往往都对人的身体有害所以这样的工作我们人不愿意做怎么办?用机器人机器人做喷涂的工作也很多,这是机器人喷汽车实际上还有很多工作都是人不愿意做的比方说像这样的打磨工作,大家一看就知道工作环境非常恶劣,所以这些地方越来越多在用机器人实际上不光是工厂里有很多工作人不愿意做,我们家里边也有很多家务事,人不愿意做的,比方说扫地、擦窗户,这样的家务事很无聊,大局部人都不愿意做,所以就出现了扫地机器人和擦窗户机器人实际上我们中国是生产扫地机器人最多的国家像这样的大火,灭火的时候,我们的消防队员根本不能靠近,只有远远地用高压水龙去喷,那么这个时候就可以用消防机械,消防机器人同样可以喷出高压水龙,但是它可以更接近火场,更接近起火点当然灭火效果也会好很多有病毒的地方,有放射性的地方,那么人都是不太愿意进去,因为有可能感染上病毒或者被放射性伤害所以在这些地方现在我们往往会用机器人刚刚介绍了我们人不愿意做的事情,帮我们做不愿意做的事情的一些机器人实际上还有很多事情是我们人做不了和做不好的,那么这个时候我们人很聪明,也会去做出一些机器人来,让机器人帮我们做也给大家看几个例子,我们人力气有限,搬重物的时候往往搬不了太沉的东西这个机器人它是个大力士,它举了四个汽车轮胎,每一个汽车轮胎中100公斤,所以这样的事情人是绝对做不了但是对于我们的机器人大力士来说,做这样的事情就轻而易举像这样结构的搬重物的机器人,目前最大的是可以搬800公斤那么如果需要办更重的东西的时候,我们就不能采用这样的结构,而是需要采用这样一个像龙门一样的结构,我们叫做龙门型机器人用这样结构的时候,机器人就可以搬非常重要的东西,几十吨上百吨都没有问题我们上海洋山港,还有青岛港都有用这样的龙门型机器人自动装卸集装箱的大家都知道集装箱是很大很沉的,但是因为我们的龙门型机器,照样的可以很轻松完成他们那样的工作还有很多工作,本来人是可以做的,但因为工作环境非常的恶劣,比方说特别热,特别冷,空气非常稀薄,甚至是真空状态,那么在这些地方,人都待不住,当然没有方法工作,这样地方的工作只能让机器人来做实际上还有很多工作,很多事情是我们人做不了的,比方说人飞不上天,我们可以做出各种各样的空中机器人,人不能下深海,我们也可以做出来各种类型的水下机器人实际上还有很多我们人做不了的工作,比方说地下管道的检测,实际上一直是一个难题因为地下管道是埋在地下,底下管道被埋到地底下之后,我们就看不见它了,但是它同样会出问题的一旦出了问题,我们就很难知道是哪出了问题和出了什么样子的问题怎么办呢?过去没有方法,都是用最笨的方法什么方法?每隔一段时间就把旧的管道挖出来换新的,保证我的管道处于可用的状态因为一旦出了事情,可能会很麻烦,但这样做的做法显然是不合理,不够经济,所以为了解决这样的问题,就出现了地下管道检测专用的机器人,这就是一个地下管道检测专用的机器人除了有很多事情我们做不了,需要用机器人之外,还有很多事是我们人自己做不好的,所以我们希望得到机器人的帮助,在机器人的帮助下把事情做得更好这样的例子也很多,比方说炒菜不是一件容易的事,同样的材料,不同的厨师炒出来的菜的味道就大不相同,要想学会炒菜,要做大量的练习,这才出现了各种各样的培训学校和学习班可是这件事情是有可能用机器人来帮我们做的炒菜机器人是完全可以成为高水平的厨师的实际上也出现了各种各样的炒菜机器人,它是高端产品,水平很高,能炒很多菜,当然也有些比拟实用,这些中低端的产品能够炒的菜的种类不是那么的多,但是也可以满足普通的家庭的需要这是一个炒菜机器人的视频实际上还有很多事情是我们做不好的,比方说腹腔镜手术,实际上是已经比拟通用的一种手术它的特点是在给病人做腹腔手术的时候,不再像过去一样给病人开膛破肚,而是只在病人的肚子上开几个小孔,把手术机械放进去,然后由几个医生配合来完成手术,这样就可以让病人少出血,减少他们的痛苦,当然后期的恢复也会快很多可是想做好腹腔镜手术难度还是很大,因为他需要好几个高水平的医生密切配合,这些医生通过放在病人肚子里的摄像机,可以在电视上看到病人肚子里需要做手术的部位,然后每人用不同的手术器械来共同完成一个手术当然这个过程中需要紧密的配合这件事情本身难度很大,所以为了解决这个问题,就有这个公司专门在研究怎么利用机器人来做这样的手术?现在也出现了一种外科手术机器人,他就可以帮助医生更好完成这样的腹腔手术这个机器人叫做达芬奇外科手术机器人这是一个美国的公司开发的手术机器人,他有几个机械臂,在手做手术的时候,可以把不同的手术器械放在机器人的机械臂上,把摄像机也放在机械臂上,像做腹腔手术一样,在病人的肚子上开几个小孔,通过这几个小孔把必要的手术器械放在病人的肚子里,这样医生就可以看着显示器,用手里的操作手柄控制机器人的手臂,来完成各种各样的手术动作因为机器人的稳定性和精度都远远超过我们人,所以用这样的手术机器人去完成手术的时候,医生的负担要小了很多,也给大家看一下这个达芬奇外科手术机器人的简单介绍那么刚刚介绍了很多这些,实际上像我前面强调的那样,机器人现在用的最好的是工业机器人,那么用工业机器人的一个很重要的目的,是为了提高产品的质量和工作效率所以下面也通过几个例子向大家介绍一下,为什么用了机器人之后能够提高产品的质量,能够提高工作效率先看第一个例子,这个工人是在做弧焊的工作弧焊是一种非常常见的焊接的方式,孤焊对工人的技术水平是有比拟高的要求一般的工人经过一段时间的练习,可以到达这样的焊接水平应该说焊的还是不错的,因为中间焊缝的宽度已经比拟一致,虽然在接口的地方接的不太好这是一般的工人能够到达的水平可是有的时候我们需要更高的焊接质量,比方说我们希望焊接能够到这样的质量,大家注意看,在焊缝上,每一条焊道都是压在另外一条焊道的上面,而且它们的宽度、长度都非常的一致那么一般的工人或者说大局部工人是绝对焊不了这么好的,只有一局部能工巧匠,经过长时间练习的能工巧匠才能干出这么好的质量来可是机器人从它们开工的第一天起,就能焊这么好为什么?因为一方面我们的机器人有非常好的素质,它们的动作的精度和稳定性非常好,远远超过我们人类另一方面当然机器人的控制程序是由人编出来的,那是总结了前人的经验教训之后才编出来的,是把我们人的聪明才智赋予了机器人,所以机器人可以像我们的能工巧匠一样,做出质量非常高的工作这是弧焊机器人请大家注意看焊枪的运动,大家可以看到焊枪在沿着焊缝运动的同时,还要沿着与焊缝垂直的方向做匀速的摆动移动速度和摆动的幅度都必须保持一致那么这样的工作对我们人来说是非常的困难的所以大局部人无论怎么练都达不到刚刚看到的这么高的焊接质量,可是我们的机器人很轻易就能做到这是使用机器人提高产品质量的比拟典型的例子还可以提高生产效率,也给大家看两个例子,打毛刺是工厂里很常见的一个基本的工作,很多工作都必须先把工件上的毛丝去掉,才能送到下一个工序这个工人在拿这个工具在打毛刺这是简单的工件,对复杂的工件来说,打毛刺的工作工作量大了很多,对工人的要求也会高很多那么实际上这样一个打毛刺的工作,如果用机器人来做,效率就会高很多因为机器人的动作、速度和稳定性都远远超过我们,这是一个机器人打毛刺的例子很明显,机器人的动作要比人快得多,而且它的准确度也高的多这是机器人拿着工具打毛刺的例子下面是机器人把工件拿起来,送到机器里打毛刺的另外一个例子,因为有的时候工件很沉,但是需要打的内容很多,如果人帮着他送到机器上去打,人很辛苦,工作效率很低,所以这个时候用机器人就是一个很好的选择。