通过第1章的大量机器人例子可以看出,虽然机器人的形态多种多样,令人眼花缭乱,但无论是什么形态的机器人,无论是什么用途的机器人,它们都有着以下几个共同特征。
① 从结构上看,几乎所有机器人都有一个可以移动的身体或部位。
有些机器人可以整体移动,或者通过轮子来移动,或者通过履带来移动,或者通过腿来移动……虽然移动的方式不同,但都能够使机器人“动”起来(图2-1)。
图2-1 爬楼梯机器人
有的机器人身体不能移动,但身上的某些部位能够移动。例如工业生产线的装配机器人,它们的“身体”都是与地面固定起来的。只有机械手这些部件可以移动。这些部件一般是由金属或塑料制成的。与人体骨骼类似,这些独立的部件是用关节连接起来的(图2-2)。
图2-2 机器人手指关节
② 从能源上看,机器人需要能量源来驱动。
大多数机器人会使用电池或墙上的电源插座来供电。此外,也有部分机器人通过液压泵来提供动力,还有的机器人通过气体压缩机或压缩气罐来提供动力。现在甚至有机器人可以使用太阳能等清洁能源作为能源(图2-3、图2-4)。
图2-3 太阳能割草机器人
图2-4 太阳能水池清洁机器人
例如,远在太空工作的机器人,不可能带太多的化学燃料上去,因此这类机器人大部分都用太阳能提供动力。
随着现代环保要求的日益提高,机器人能源也在不断改变,对机器人能源的环保性要求也越来越高。
③ 从动作行为上看,机器人都具有一定的判断与决定能力。
机器人能够根据环境情况的不同,通过自己的判断,做出适当的决定。需要说明的是,这里的“环境”并不一定是我们日常所说的环境,有时候是指机器人工作系统和周围之间的联系。机器人的判断与决定能力也称为机器人的智能。
图2-5中的鱼形机器人,可以在水里像鱼一样自由自在地游泳。当它靠近鱼缸的边缘时,还可以自动地转弯。
图2-5 鱼形机器人
通过上一小节几组现实中的例子,可以很容易看出,机器人与普通的机器是不同的。机器人有以下特点。
① 机器人具有一定的智能和较高的自动化程度。
智能化与自动化程度是衡量一个“机器”是否能称得上“机器人”的重要评判标准。从人们的直观上看,人们可以把一个具有较高智能化的“机械手”称作机器人,但却很难把一个只有机器人形状外壳的玩具称作机器人。
其实,随着科学技术的不断发展,新的机器一般都带有一定的自动化程序,机器人与机器的界限将变得越来越模糊。将自动化控制系统和智能系统装入原来的机器中,原来的机器就变成了机器人。因此,从广义上说,具有一定自动化和智能化程度的机器,都可以称为广义上的机器人。
② 机器人可替代人进行工作。
传统的机器,只能帮助人去实现某些目的。其“策划”与“动作”都需要人去操作才能实现。但机器人则不同,机器人可以部分替代人类,高级的机器人甚至只需要人告诉它最终目的,它就能自动地选择方法去实现。
例如,我们现在所乘坐的传统汽车,从启动到驾驶都需要司机去操作,但未来的高智能化汽车机器人,仅仅需要乘坐人员告诉它目的地在哪,它就可以自动承载客人去目的地。目前,已有国家对这一领域展开了相关研究。