浅谈robot（机器人）工作原理

相信许多人在听到机器人这三个字时，会联想到“高级”、“炫酷”、“变形金刚”、“强大”，还有一些人会联想到科幻电影中的“终结者”，他们将与我们人类共处。但是，真实的机器人真的能做到吗？

机器人是什么？

机器人Robot一词在英语中来源于捷克语中的robota一词，通常被翻译为强迫劳工。对大多数机器人的描述都非常恰当。全世界的机器人大多数都是用来进行繁重的重复生产工作。他们承担了对人类来说非常困难，危险或者无聊的任务。

机器人的组成部分

在最基本的层面上，一个典型的机器人有一套可移动的身体结构，一台类似发动机的设备，一套感应系统，一个电源，以及一个电脑“大脑”，用来控制所有这些。实际上，机器人就是由人创造的“动物”，它是一种机器，模拟人和动物的行为。

它的定义范围很广，大到工业机器人在工厂服务，小到家庭清洁机器人。根据目前最广泛的定义，如果某物被很多人视为机器人，那它就是机器人。很多机器人学专家使用了一个更精确的定义。它们规定，机器人应该有一个可以重新编程的大脑，可以移动身体。

机械人不同于其他可移动机器的地方在于他们的电脑元素。很多新款汽车都有一个车载电脑，但是仅仅是用来做一些小的调整。驾驶者通过各种机械装置直接控制汽车的大部分部件。在物理特性上，机器人不同于一般的电脑，它们分别连接着身体，而一般的电脑却不一样。

机器是如何工作的。

现在，工业中机器人主要是用来代替人工去重复完成完全相同的工作。举例来说，某个机器人可能负责在流水线上将花生酱罐子盖上。为教授机器人如何完成工作，程序员将使用一个手持式控制器来指导机器手臂完成整个动作。该机器人能精确地将动作序列存储在记忆中，此后无论何时新的罐子从装配箱上传送过来，机器人都会重复进行这些动作。

机械臂最常用的制造类型。

一个典型的机械臂由7个金属部件组成，并由6个接头连接在一起。为了控制机器人，电脑会转动每一个连接每一个关节的电机。不同于一般的电机，步进式电机以递增的方式精确地运动。这样，电脑就能精确地移动机械手臂，使其不断重复同样的动作。机器人使用运动感应器，以确保自己在正确的数量上移动。

由于机械臂仅在有限的范围内工作，因此其制造和编程难度相对较低。假如你把机器人送到广袤的外界，事情就变得有点复杂了。

最大的难题就是给机器人提供一个可行的运动系统。假如机器人只需平地移动，车轮和轨道通常是最佳选择。在车轮和轨道足够宽的情况下，它们也能适应更崎岖的地形。但机器人的设计者倾向于使用类似于腿的结构，因为它们更具适应性。制作腿形机器人也有助于研究人员了解自然运动学，这在生物学研究领域是一种有益的实践。

家庭自制机器人

家用机器人作为一种亚文化，正迅速发展，并在互联网上产生巨大影响。爱好者们使用各种商业机器人工具，邮购零件，玩具，甚至老式录像机来组装他们自己的作品。

就像职业机器人一样，家庭自制的机器人种类繁多。机器人爱好者们有的要到周末才能上班，有的则自己制作出非常精巧的行走机器；还有一些人为自己设计家庭机器人，也有一些人对运动机器人很有兴趣。对于竞技性的机器人来说，人们最熟悉的就是遥控机器人战士，正如你在战斗机器人上看到的那样。这两台机器不算“真正的机器人”，因为他们没有可以重新编程的大脑。他们只是增强了的遥控汽车。

人工智能

AI(AI)无疑是机器人学中最激动人心的领域，毫无疑问，也是最具争议的：所有人都认为，机器人能在流水线上工作，但是，关于它是否能拥有智能，大家意见不一。

正如术语“机器人”本身，你同样难以给“人工智能”下定义。最终的人工智能是再现人类的思维过程，也就是用人类的智慧制造一台人工机器。AI包含了学习任何知识的能力，推理能力，语言能力，以及形成自己观点的能力。当前，机器人专家还远没有达到人工智能的水平，但是他们已经在有限的人工智能领域取得了巨大的进步。现在有了人工智能的机器，它们已经能够模仿一些特殊的智能元素。

AI真正的难题是要了解自然智能是如何工作的。与制造人造心脏不同，人工智能的发展在科学家手中还没有一个简单而具体的模型可供参考。大脑里有上百亿个神经元，我们的思维和学习都是通过不同神经元间的电子连接来实现的。但我们不知道这些连接是如何实现高级推理的，甚至不了解低层操作的实现原理。人脑神经网络看起来非常复杂。

不管怎样，机器人将在我们未来的日常生活中扮演重要角色。今后几十年中，机器人将逐步超越工业和科学，进入日常生活，就像计算机在20世纪80年代开始向家庭普及一样。