先予工業為(wèi)您講解機器(qì)人(rén)是如(rú)何工作(zuò)的
英語裏“機器(qì)人(rén)”(Robot)這(zhè)個(gè)術語來(lái)自于捷克語單詞robota，通常譯作(zuò)“強制勞動者”。用它來(lái)描述大多數機器(qì)人(rén)是十分(fēn)貼切的。世界上(shàng)的機器(qì)人(rén)大多用來(lái)從事(shì)繁重的重複性制造工作(zuò)。它們負責那些(xiē)對人(rén)類來(lái)說(shuō)非常困難、危險或枯燥的任務(wù)。
最常見的制造類機器(qì)人(rén)是機器(qì)臂
一(yī)部典型的機器(qì)臂由七個(gè)金(jīn)屬部件構成，它們是用六個(gè)關(guān)節接起來(lái)的。計算(suàn)機将旋轉與每個(gè)關(guān)節分(fēn)别相連的步進式馬達，以便控制機器(qì)人(rén)（某些(xiē)大型機器(qì)臂使用液壓或氣動系統）。
與普通馬達不同，步進式馬達會以增量方式精确移動。這(zhè)使計算(suàn)機可以精确地移動機器(qì)臂，使機器(qì)臂不斷重複完全相同的動作(zuò)。機器(qì)人(rén)利用運動傳感器(qì)來(lái)确保自己完全按正确的量移動。
這(zhè)種帶有六個(gè)關(guān)節的工業機器(qì)人(rén)與人(rén)類的手臂極為(wèi)相似，它具有相當于肩膀、肘部和腕部的部位。它的“肩膀”通常安裝在一(yī)個(gè)固定的基座結構（而不是移動的身(shēn)體(tǐ)）上(shàng)。這(zhè)種類型的機器(qì)人(rén)有六個(gè)自由度，也(yě)就(jiù)是說(shuō)，它能(néng)向六個(gè)不同的方向轉動。與之相比，人(rén)的手臂有七個(gè)自由度。
一(yī)個(gè)六軸工業機器(qì)人(rén)的關(guān)節
人(rén)類手臂的作(zuò)用是将手移動到不同的位置。類似地，機器(qì)臂的作(zuò)用則是移動末端執行器(qì)。您可以在機器(qì)臂上(shàng)安裝适用于特定應用場(chǎng)景的各種末端執行器(qì)。有一(yī)種常見的末端執行器(qì)能(néng)抓握并移動不同的物品，它是人(rén)手的簡化(huà)版本。
機器(qì)手往往有内置的壓力傳感器(qì)，用來(lái)将機器(qì)人(rén)抓握某一(yī)特定物體(tǐ)時(shí)的力度告訴計算(suàn)機。這(zhè)使機器(qì)人(rén)手中的物體(tǐ)不緻掉落或被擠破。其他末端執行器(qì)還包括噴燈、鑽頭和噴漆器(qì)。
解析：機器(qì)人(rén)是如(rú)何工作(zuò)的
工業機器(qì)人(rén)專門用來(lái)在受控環境下(xià)反複執行完全相同的工作(zuò)。例如(rú)，某部機器(qì)人(rén)可能(néng)會負責給裝配線上(shàng)傳送的花生(shēng)醬罐子(zǐ)擰上(shàng)蓋子(zǐ)。為(wèi)了(le)教機器(qì)人(rén)如(rú)何做這(zhè)項工作(zuò)，程序員(yuán)會用一(yī)隻手持控制器(qì)來(lái)引導機器(qì)臂完成整套動作(zuò)。機器(qì)人(rén)将動作(zuò)序列準确地存儲在内存中，此後每當裝配線上(shàng)有新(xīn)的罐子(zǐ)傳送過來(lái)時(shí)，它就(jiù)會反複地做這(zhè)套動作(zuò)。
大多數工業機器(qì)人(rén)在汽車裝配線上(shàng)工作(zuò)，負責組裝汽車。在進行大量的此類工作(zuò)時(shí)，機器(qì)人(rén)的效率比人(rén)類高得多，因為(wèi)它們非常精确。無論它們已經工作(zuò)了(le)多少小時(shí)，它們仍能(néng)在相同的位置鑽孔，用相同的力度擰螺釘。制造類機器(qì)人(rén)在計算(suàn)機産業中也(yě)發揮着十分(fēn)重要的作(zuò)用。它們無比精确的巧手可以将一(yī)塊極小的微型芯片組裝起來(lái)。
機器(qì)臂的制造和編程難度相對較低(dī)，因為(wèi)它們隻在一(yī)個(gè)有限的區域内工作(zuò)。如(rú)果您要把機器(qì)人(rén)送到廣闊的外部世界，事(shì)情就(jiù)變得有些(xiē)複雜了(le)。
首要的難題是為(wèi)機器(qì)人(rén)提供一(yī)個(gè)可行的運動系統。如(rú)果機器(qì)人(rén)隻需要在平地上(shàng)移動，輪子(zǐ)或軌道往往是最好(hǎo)(hǎo)的選擇。如(rú)果輪子(zǐ)和軌道足夠寬，它們還适用于較為(wèi)崎岖的地形。但(dàn)是機器(qì)人(rén)的設計者往往希望使用腿狀結構，因為(wèi)它們的适應性更強。制造有腿的機器(qì)人(rén)還有助于使研究人(rén)員(yuán)了(le)解自然運動學的知識，這(zhè)在生(shēng)物研究領域是有益的實踐。
機器(qì)人(rén)的腿通常是在液壓或氣動活塞的驅動下(xià)前後移動的。各個(gè)活塞連接在不同的腿部部件上(shàng)，就(jiù)像不同骨骼上(shàng)附着的肌肉。若要使所有這(zhè)些(xiē)活塞都能(néng)以正确的方式協同工作(zuò)，這(zhè)無疑是一(yī)個(gè)難題。在嬰兒(ér)階段，人(rén)的大腦必須弄清哪些(xiē)肌肉需要同時(shí)收縮才能(néng)使得在直立行走時(shí)不緻摔倒。同理(lǐ)，機器(qì)人(rén)的設計師必須弄清與行走有關(guān)的正确活塞運動組合，并将這(zhè)一(yī)信息編入機器(qì)人(rén)的計算(suàn)機中。許多移動型機器(qì)人(rén)都有一(yī)個(gè)内置平衡系統（如(rú)一(yī)組陀螺儀），該系統會告訴計算(suàn)機何時(shí)需要校(xiào)正機器(qì)人(rén)的動作(zuò)。
波士頓動力最新(xīn)升級版的Atlas人(rén)形機器(qì)人(rén)
兩足行走的運動方式本身(shēn)是不穩定的，因此在機器(qì)人(rén)的制造中實現(xiàn)難度極大。為(wèi)了(le)設計出行走更穩的機器(qì)人(rén)，設計師們常會将眼光投向動物界，尤其是昆蟲。昆蟲有六條腿，它們往往具有超凡的平衡能(néng)力，對許多不同的地形都能(néng)适應自如(rú)。
某些(xiē)移動型機器(qì)人(rén)是遠(yuǎn)程控制的，人(rén)類可以指揮它們在特定的時(shí)間(jiān)從事(shì)特定的工作(zuò)。遙控裝置可以使用連接線、無線電或紅(hóng)外信号與機器(qì)人(rén)通信。遠(yuǎn)程機器(qì)人(rén)常被稱為(wèi)傀儡機器(qì)人(rén)，它們在探索充滿危險或人(rén)類無法進入的環境（如(rú)深海或火(huǒ)山内部）時(shí)非常有用。有些(xiē)機器(qì)人(rén)隻是部分(fēn)受到遙控。例如(rú)，操作(zuò)人(rén)員(yuán)可能(néng)會指示機器(qì)人(rén)到達某個(gè)特定的地點，但(dàn)不會為(wèi)它指引路(lù)線，而是任由它找到自己的路(lù)。
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自動機器(qì)人(rén)可以自主行動，無需依賴于任何控制人(rén)員(yuán)。其基本原理(lǐ)是對機器(qì)人(rén)進行編程，使之能(néng)以某種方式對外界刺激做出反應。極其簡單的碰撞反應機器(qì)人(rén)可以很好(hǎo)(hǎo)地诠釋這(zhè)一(yī)原理(lǐ)。
這(zhè)種機器(qì)人(rén)有一(yī)個(gè)用來(lái)檢查障礙物的碰撞傳感器(qì)。當您啓動機器(qì)人(rén)後，它大體(tǐ)上(shàng)是沿一(yī)條直線曲折行進的。當它碰到障礙物時(shí)，沖擊力會作(zuò)用在它的碰撞傳感器(qì)上(shàng)。每次發生(shēng)碰撞時(shí)，機器(qì)人(rén)的程序會指示它後退，再向右轉，然後繼續前進。按照這(zhè)種方法，機器(qì)人(rén)隻要遇到障礙物就(jiù)會改變它的方向。
高級機器(qì)人(rén)會以更精巧的方式運用這(zhè)一(yī)原理(lǐ)。機器(qì)人(rén)專家們将開發新(xīn)的程序和傳感系統，以便制造出智能(néng)程度更高、感知能(néng)力更強的機器(qì)人(rén)。如(rú)今的機器(qì)人(rén)可以在各種環境中大展身(shēn)手。
較為(wèi)簡單的移動型機器(qì)人(rén)使用紅(hóng)外或超聲波傳感器(qì)來(lái)感知障礙物。這(zhè)些(xiē)傳感器(qì)的工作(zuò)方式類似于動物的回聲定位系統：機器(qì)人(rén)發出一(yī)個(gè)聲音(yīn)信号（或一(yī)束紅(hóng)外光線），并檢測信号的反射情況。機器(qì)人(rén)會根據信号反射所用的時(shí)間(jiān)計算(suàn)出它與障礙物之間(jiān)的距離。
較高級的機器(qì)人(rén)利用立體(tǐ)視(shì)覺來(lái)觀察周圍的世界。兩個(gè)攝像頭可以為(wèi)機器(qì)人(rén)提供深度感知，而圖像識别軟件則使機器(qì)人(rén)有能(néng)力确定物體(tǐ)的位置，并辨認各種物體(tǐ)。機器(qì)人(rén)還可以使用麥克風(fēng)和氣味傳感器(qì)來(lái)分(fēn)析周圍的環境。
某些(xiē)自動機器(qì)人(rén)隻能(néng)在它們熟悉的有限環境中工作(zuò)。例如(rú)，割草機器(qì)人(rén)依靠埋在地下(xià)的界标确定草場(chǎng)的範圍。而用來(lái)清潔辦公室的機器(qì)人(rén)則需要建築物的地圖才能(néng)在不同的地點之間(jiān)移動。
較高級的機器(qì)人(rén)可以分(fēn)析和适應不熟悉的環境，甚至能(néng)适應地形崎岖的地區。這(zhè)些(xiē)機器(qì)人(rén)可以将特定的地形模式與特定的動作(zuò)相關(guān)聯。例如(rú)，一(yī)個(gè)漫遊車機器(qì)人(rén)會利用它的視(shì)覺傳感器(qì)生(shēng)成前方地面的地圖。如(rú)果地圖上(shàng)顯示的是崎岖不平的地形模式，機器(qì)人(rén)會知道它該走另一(yī)條道。這(zhè)種系統對于在其他行星上(shàng)工作(zuò)的探索型機器(qì)人(rén)是非常有用的。
有一(yī)套備選的機器(qì)人(rén)設計方案采用了(le)較為(wèi)松散的結構，引入了(le)随機化(huà)因素。當這(zhè)種機器(qì)人(rén)被卡住時(shí)，它會向各個(gè)方向移動附肢，直到它的動作(zuò)産生(shēng)效果為(wèi)止。它通過力傳感器(qì)和傳動裝置緊密協作(zuò)完成任務(wù)，而不是由計算(suàn)機通過程序指導一(yī)切。這(zhè)和螞蟻嘗試繞過障礙物時(shí)有相似之處：螞蟻在需要通過障礙物時(shí)似乎不會當機立斷，而是不斷嘗試各種做法，直到繞過障礙物為(wèi)止。
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