书城科普读物探究式科普丛书-智能的机器:机器人
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第9章 种类繁杂——机器人的分类(7)

使用智能型伐根机器人,对促进人工更新造林和保护生态环境具有现实的意义和实用价值,该机器人在林业生产、城市建设绿化、输变电线路改造与建设等方面具有广阔的应用前景。

7.进退自如-喷药机器人

为了防治树木的病虫害,就要给树木喷洒农药,为了改善劳动条件,防止农药对作业人员的毒害,日本开发出来了喷农药的机器人。

这种机器人的外形很像一部小汽车,机器人上装有感应传感器、自动喷药控制装置(就是一台能处理来自各传感器的信号以及控制各执行元件的计算机)以及压力传感器等。

在果园内,沿着喷药作业路径铺设感应电缆,对于栽种苹果树这样的果园,是把感应电缆铺设在地表或者是地下(大约30米深的地方),而对于像栽种葡萄等的果园,则感应电缆架设在空中(地上150~200米处)。相邻电缆的距离最小为1.5米左右,电缆的长度则受信号发送机功率以及电缆电阻的限制。工作时,电缆中流过由发送机发出的电流,在电缆周围产生磁场。机器人上的控制装置根据传感器检测到的磁场信号控制机器人的走向。

机器人在作业时,不需要手动控制,能够完全自动对树木进行喷药。机器人控制系统还能够根据方向传感器和速度传感器的输出,判断是直行还是转弯。当药罐中的药液用完时,机器人能自动停止喷药和行走。在作业路径的终点,感应电缆铺设成锐角形状,于是由于磁场的相互干扰,感应传感器就检测不到信号,于是所有功能就会停止下来。当机器人的自动功能解除时,还可以利用遥控装置或手动操作运行,把机器人移动到作业起点或药液补充地点。

机器人在工作时的安全是十分重要的,这个喷药机器人在前端装有2个障碍物传感器(就是一种超声波传感器),前端还装有接触传感器,当机器人和障碍物接触时,接触传感器发出信号,动作全部停止;在机器人左右两侧还装有紧急手动按钮,当发生异常情况时,可以用手动按钮紧急停止。

另外当信号发送机出现故障,感应电缆断线或者机器人偏离感应电缆时,由于感应传感器检测不到磁场信号,机器人就会自动停止。

这些功能使机器人在作业时,保证了机器人和周围环境的安全。

使用喷农药机器人不仅使工作人员避免了农药的伤害,还可以由一人同时管理多台机器人,这样也就提高了生产效率,所以这种机器人将会有更大的发展。

第六节快乐天使——娱乐机器人

娱乐机器人以供人观赏、娱乐为目的,具有机器人的外部特征,可以像人,像某种动物,像童话或科幻小说中的人物等。同时它还具有机器人的功能,可以行走或完成动作,可以有语言能力,会唱歌,有一定的感知能力。另外,一些娱乐机器人还可以像人一样进行比赛。

1.大显身手——足球机器人

现在,机器人足球比赛是一种时尚运动,很多国家都有了自己的机器人足球比赛。在世界上比较有影响的赛事主要有两个,一个是由国际机器人足球联合会组织的“微机器人世界杯”;另一个是由国际人工智能协会组织的“机器人世界杯”。

国际机器人足球联合会成立于1997年,总部设在韩国的大田,每年组织一次机器人足球世界杯,相伴而行的还要举行这一领域的学术研讨。1996年在韩国举行了首届机器人足球世界杯,来自7个国家的23支代表队参加了比赛。1997年6月1~5日来自9个国家的22支代表队参加了2个项目的角逐。

第三届比赛在巴黎与第16届足球世界杯同期举行,有13个国家的39个代表队参加了4个项目决赛阶段的比赛。

由于参赛队增加,1999年第四届分4个赛区进行了预选赛,角逐决赛阶段4个项目的32个名额,比赛已达到相当的规模和水平。2000年第五届“机器人足球世界杯”在悉尼与奥运会相伴而行;2001年的第六届“机器人足球世界杯”在中国举行;2002年的“机器人足球世界杯”在韩国举行。2003年“机器人足球世界杯”在奥地利首都维也纳举行;2004年“机器人足球世界杯”在葡萄牙的里斯本举行;2005年“机器人足球世界杯”在日本的大阪举行;2006年“机器人足球世界杯”在德国的汉堡举行;2007年“机器人足球世界杯”在美国亚特兰大佐治亚理工学院举行;2008年“机器人足球世界杯”在中国青岛市举行;2009年“机器人足球世界杯”在奥地利的格拉茨举行;2010年“机器人足球世界杯”在新加坡举行。

143机器人足球的另一个重要分支是由国际人工智能学会组织的“机器人世界杯”赛,它的比赛项目有三个:(1)小型机器人比赛(直径小于15厘米),(2)中型机器人比赛(15~50厘米);(3)电脑模拟比赛。它要求参赛的机器人是自主式的,其复杂程度和制作成本较高。

1997年在日本举行了第一届“机器人足球世界杯”赛,有40多个队参加了比赛,然后每年举行一届。1998年第二届在法国巴黎举行,有60多个队参加了比赛。1999年第三届在瑞典的斯德哥尔摩举行。

2000年的第四届,在澳大利亚的墨尔本举行,有约100个队参加了比赛。

机器人足球是一项极具魅力的比赛,也可以看做是一种高技术的竞技项目。机器人足球的高技术可以概括为12个字:“实时采集、实时控制、实时行动”。

在足球机器人系统的开发要涉及机器人学、机电一体化、通信与计算机技术等、图像处理、传感器数据融合、决策与对策、模糊神经网络、人工生命与智能控制等学科的内容。

除了机器人足球比赛外,其他形式的机器人比赛也很多,比如:国际奥林匹克机器人大赛,NHK国际机器人比赛等。比赛的内容非常丰富,包括:表演赛、跳远、走迷宫、相扑、打乒乓球等。

2.口若悬河-聊天机器人

世界上最早的聊天机器人诞生于20世纪80年代,这款机器人名为“阿尔贝特”,用BASIC语言编写而成。但今天的互联网上,已出现诸如“比利”、“艾丽斯”等聊天机器人。据悉,还有一个“约翰·列侬人工智能计划”,以再现当年“甲壳虫”乐队主唱的风采为目标。

(1)世界着名的聊天机器人

①TalkBot

最初作为一个在线聊天系统,TalkBot是克莉斯·克沃特于1998年用计算机语言编写完成的,并于2001年和2002年两次获得“Chatterbox Challenge”比赛的冠军。

②艾尔伯特

在德语聊天机器人查理的程序改进后诞生了艾尔伯特,2000年底德语版艾尔伯特就开始在线聊天,并且到了2001年连英语版也有了。在2003年获得“Chatterbox Challenge”比赛冠军。

③伊莉斯

讲德语的聊天机器人。伊莉斯由Java分子编辑器前端、Java服务器以及一种知识编辑器组成。其中,知识程序包括了1100多节点,而且还在不停升级。

④艾丽斯

1995年11月23日,艾丽斯Alice诞生了。艾丽斯的名字是由英文“人工语言在线计算机实体”的头一个字母的缩写拼成。科学家华莱士将这个聊天程序安装到网络服务器,然后待在一边观察网民会对它说什么。随着华莱士对艾丽斯的升级与艾丽斯聊天经验的日渐丰富,艾丽斯越来越厉害。2000年、2001年、2004年艾丽斯三夺勒布纳奖。艾丽斯是乔治的强劲对手,曾一度被认为是最聪明的聊天机器人。

⑤蕾拉伯特

由原始的艾丽斯程序改头换脸而来。整个程序和华莱士在2002年编写的艾丽斯的程序基本没什么差别。蕾拉伯特的存在是试图对基本的“人工语言在线计算机实体”聊天机器人的性能、功能提供一个范本。

(2)中文聊天机器人

基于中文聊天的机器人技术也日趋成熟,国内目前已经出现了不少聊天机器人,比如赢思软件的小i、爱博的小A、还有小强等等。

这些机器人也已经日益成为网民上网的好伙伴。赢思软件推出的小i还有很多丰富的功能,比如MSN群,让办公室白领能够更加轻松的交流。

另外,聊天机器人也被应用到了商务和政务领域,很多网站上已经有了MSN机器人或者web机器人,让互动交流变得更加方便和人性化。

3.表情丰富——宠物机器人

东京电子通信大学机械控制工程系研制开发出了一种能表达简单情感的宠物机器人。这种机器人的前肢、耳朵和嘴巴都可以用来表达情感,例如高兴、愤怒和吃惊等。各种年龄组的人都能很容易地从机器人的动作中理解它要表达的情感。