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机器人

机器人的本质是什么?

4 分钟 阅读

一个机器人,可见传感器、电机和关节,展示感知、处理、行动三个核心组成部分
机器人需要感知环境、处理信息并采取物理行动。三者兼备才能定义一台机器是机器人。

烤面包机是机器人吗?遥控汽车呢?自动售货机?智能音箱?扫地机器人呢?

"机器人"这个词被大量使用,但并非每台机器都是机器人。机器人是能感知世界、做出决定并采取行动的机器。大多数机器人有三个重要部分:传感器、控制器和执行器。简单来说:机器人注意事物、遵循指令思考,然后移动或做某事。

第一部分:传感器帮助机器人注意

机器人需要关于周围世界的信息,这些信息来自传感器——能检测某些东西的设备,可以检测:光线、距离、声音、触觉、温度、运动、方向、颜色、压力。

扫地机器人用传感器检测墙壁、楼梯、家具和灰尘;自动驾驶汽车用摄像头和其他传感器检测道路、标志、汽车和行人;工厂里的机械臂可能用传感器知道零件是否在正确位置。没有传感器,机器人就像一个没有视觉、听觉和触觉的人在试图导航。

第二部分:控制器帮助机器人决定

控制器是机器人的决策中心。它不是像人脑一样的大脑,但它是运行指令的部分——这些指令可能很简单,也可能非常先进。

简单机器人可能遵循这样的规则:如果传感器检测到墙,就左转。更先进的机器人可能用摄像头、地图和计算机程序来决定穿越房间最安全的路径。控制器可以是微型计算机、电路板或强大的处理器。它接收传感器信息并决定机器人下一步该做什么。

感知。决定。行动。这个循环一遍又一遍地重复,是机器人技术中最重要的概念之一。

第三部分:执行器帮助机器人移动

执行器是机器人中使移动发生的部分。电机是一种常见类型,可以转动轮子、移动机械臂、转动齿轮、打开夹持器或旋转关节。

工厂里的机械臂可能有多个电机——每个关节一个;机器人手可能有微型电机或电缆来移动手指;无人机用电机旋转螺旋桨保持飞行。没有执行器,机器人可以感知和决定,但无法做任何物理动作。

机器人必须看起来像人吗?

不必。这是最大的机器人误解之一。机器人不需要脸、手臂、腿或眼睛。机器人的形状取决于它的工作:小型吸尘器、探测车、机械臂、无人机、潜水艇、送货车,或工厂里的机器。

好的机器人设计从这个问题开始:这个机器人需要做什么?答案驱动关于形状、传感器和运动的每一个选择。

遥控汽车是机器人吗?

通常情况下,普通遥控汽车不被认为是完整的机器人,因为人类控制每一个动作。但如果汽车能感知障碍物并自己决定如何转向,它就更像机器人了。区别在于决策能力——只遵循人类直接命令的机器只是机器,能根据自己收集的信息做出至少一些决策的机器才是机器人。

核心思想

机器人不只是会移动的机器。机器人用传感器收集信息,用控制器处理指令,用执行器采取行动。它不必看起来像人,不必会说话,其核心遵循一个简单循环:

感知。决定。行动。这个循环让机器人技术如此强大,如此有趣。

关于作者

Noah Lopez

student volunteer

Noah is a student volunteer who helps run our robotics sessions and supports students building their first robot.

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