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88年前，捷克作家卡雷爾•恰佩克在他的科幻小說中，根據Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”）創造出“機器人”這個詞。人類對機器人最初的設想，只是希望機器人能代替人在工廠里做繁重的工作。 而隨著機器人技術的發展，現在的機器人越來越智能化、人性化，甚至擁有類似人類的聽覺、視覺和觸覺。有科學家大膽地宣稱：機器人逃出實驗室的束縛，進駐人類世界的時代已經來臨了！ 從工業機器人到家政機器人、娛樂機器人，人們不難看出機器人技術正朝著以下四個方向大步前進：感官功能越來越豐富、制作成本越來越低廉、設計編程越來越簡化、使用起來越來越安全。 
用雪糕棍也能制作機器人 如今，聽到“機器人”三個字，大多人的反應首先是“有趣”，其次是“昂貴”。高成本變成一道無形的屏障，把許多人擋在了通往機器人制作的道路上，中小學也很少開設這樣的課程。但在中山，有個培訓中心帶領學生用雪糕棍等幾乎零成本的材料，做出了各種常見、簡易的機器人，讓更多孩子走進機器人的世界。 只見3個小小的機器人，在各自的跑道上邁開了步伐，有的機器人非常穩健，方向準確，步調干凈利索；有的機器人雖然有點搖擺，但也算性能穩定；有的機器人結構類似小雞啄米，憨厚可愛；有的機器人采用關節傳動，霸氣十足，各個機器人的形態豐富。這就是制作最為簡單的雙足競走機器人，類似于小時候玩的上了發條就能一步一步向前走，邊走邊打鼓的玩具。 這些機器人世界的入門技術，只需要一些小木條或者雪糕棒，加上一個簡易的馬達，通過設計和組裝就能變成靈活的機器人，小孩子也能夠制作出來。 “這機器人是怎么做的呢？”記者問道。“制作機器人首先是畫圖，然后通過軟件模擬，做零件和組裝，最后再進行編程。”邁智機器人培訓中心的老師謝福浩介紹道。 據了解，根據不同的機器人，中心開設了不同的課程，如制作“黑白分揀機械手”，老師會從最簡單的雙足、四足機器人的制作開始教起，隨著課程的開展，逐步會涉及到尋光搖頭機器人、機械手制作、機械手夾持結構，程序流程圖設計等相對較復雜的項目。 “我們主要是想通過逐步讓學生了解如何制作機器人，讓學生們獨立進行新事物的創造，并對自己的想法加以實現與驗證，使孩子們在動手的同時，也能鍛煉想像力和創造力。”謝福浩說。
在電子科技大學中山學院機電工程學院的實驗室里，一些聰明的機器人正在逐步變為現實。 在實驗室內，像《變形金剛》里會說話，有智慧，還能格斗的機器人琳瑯滿目。而一個身披干練銀袍，像人一樣雙足步行的機器人引起了記者的注意。當音樂響起時，“他”便開始做操了：兩條手臂交替地向外伸展，再收回，舉起，落下，就像小學生做廣播體操一樣，動作有趣極了。 “我們叫他手舞足蹈機器人，他不僅能以輪式雙腿分開行走，雙臂更具有6個自由度而可以表現各種手舞足蹈的動作。如果運用到實際生活中，加入一些人工智能技術，他就能成為孩子的玩伴。”中山學院機器人隊隊員林偉深同學介紹說。 這樣有趣機器人是如何制作的？電子科技大學中山學院機電工程學院機器人隊主教練劉保軍老師介紹，學生們要先確定方案構思然后通過材料搭建機器人，再到電腦里編寫程序，通過數據線將程序載入機器人的“大腦”中，于是機器人就具有了思維的能力。經過不斷地測試、修改及完善，機器人才會按照我們的想法運轉。 “制作機器人就是要制造它的機械構造、安排好電路電線的分布、以及控制其行為的程序，作個簡單的比喻，以上的部分就如人的身體、筋絡血管以及大腦，只有所有部分都配合無誤，機器人才能正常運作。”劉保軍說。 據了解，從設計、購買加工零部件、軟件編程，到焊接芯片、組裝、外部裝飾等，這些機器人完全由學生利用課余和暑假時間自主完成。 民用機器人將向實用性進化 除了設計像“手舞足蹈機器人”這樣參與賽事的機器人外，在人工智能領域，機器人隊也不斷推陳出新：慰藉型、看家型等新型民用機器人也相繼研發成功。如“會說話的湯姆貓”、“生命之星探險救援機器人”、“空氣檢測機器人”等。 “大家好，我是來自電子科技大學中山學院的湯姆貓，現在我為大家露一手，希望大家不要嫌棄。”這就是湯姆貓的自我介紹，接著它動了動耳朵，眼睛狡猾地轉動起來，做出了一副難過的表情。當人們伸手去觸摸它的頭或臉時，它會相應地作出點頭或轉動頭部的動作。可以說，湯姆貓舉手投足，都是人工智能，加上喜、怒、哀、樂的表達，令人驚嘆現今科技的進步。 此外，該校機器人隊設計的“生命之星探險救援機器人”可以鉆入廢墟探測生命跡象。該款機器人具有輪子和爬行足巧妙結合的運動結構，比小孩兒乘坐的玩具四輪車還要小，卻可以自動攀爬臺階，也可以靈巧地鉆入廢墟，甚至在更復雜的路況也可以行走自如。
雖然這些機器人還停留在實驗室內活動，但未來，或許在科幻電影中曾經出現過的鏡頭，會在人們的家中重現：主人不在家，一旦發現有煤氣泄漏，它會自動報警或打開抽風排氣；平時，善解人意的機器人可以與退休在家的老人聊天；孩子放學回家，知識淵博的機器人又變成了“家庭教師”，教英語、講故事；機器人還是全家人的快樂寵兒，它可以隨時為大家表演唱歌、跳舞。 機器人何時能走出實驗室？ 產學研機制松散價格高昂阻礙前進步伐 十多年前，看到電影上磚頭般大的“大哥大”，我們羨慕萬分；今天，手機已成為最普通的消費品，幾乎走進了每一個普通家庭。服務型家用機器人何時能像手機一樣，成為普通民眾輕輕松松就能買得起的消費品？電子科技大學中山學院機電工程學院機器人隊主教練劉保軍認為，雖然目前市場需求很大，但“路漫漫其修遠兮”，由于受關鍵技術和生產成本的限制，服務機器人真正走進普通家庭，可能還有一段路。 據了解，機器人行業本身屬于力學、工業設計、電子信息、軟件、系統集成等學科的綜合，技術門檻較高，企業需要投入較大財力、物力培養或吸引人才，但市場空間卻很有限，因此陷入了很尷尬的境地。 與此同時，機器人多年來一直被歸類為“制造裝備”，沒有針對性的扶持政策，而賴以生存發展的產學研機制也較為松散。“科研機構開發的新技術、新產品，90%都停留在實驗室，僅有10%走向了市場。”劉保軍說，這既沒有以企業為主體，讓機器人技術以產業為導向發展，也缺乏一套技術市場化的進程，從而制約了產業化的發展。 缺乏產業化的生產，機器人要進入家庭，人們不得不面對的就是高昂的價格。一個娛樂機器人1萬余元，一個全自動掃地機3000余元……這樣的價格，普通老百姓確實還難以承受。 “決定成本的因素主要有三：材料、技術、生產規模。實際上，生產機器人的原材料并不太貴，也不是很稀缺；技術上，現在很多高校、科研院所都在做，不成問題，只是產學研結合還不夠，從技術層面向應用層面的轉化還不夠；再就是，我們還缺少工業流水線，如果只做一兩個機器人，平攤下來每件成品的成本就會非常高，一旦實現批量生產，價格完全能夠降下來。”劉保軍說。 盡管機器人普及面臨著種種困難，但劉保軍認為，隨著科技的發展，將來服務機器人肯定能形成一個產業，就像現在的電腦一樣，按照標準化生產，相信成本會很快下降，也會被越來越多家庭接受。 用積木模擬生活情境 中學生研發機器人 可幫老人做15件事 “我們的機器人能上橋、打保齡球、開火爐。”說起自己親手設計制作的機器人，廣東博文學校機器人小組的組員們個個神采奕奕。 筆直前進，左轉彎，機器人站定后，揮動起細長的機械臂，將壞了的椅子拉回基地……在處理器儲存的動作指令的“吩咐”下，機器人按照既定的線路，分別完成了舉重、修理椅子、送藥、關爐灶、去超市架拿貨物等操作。 這是廣東博文學校機器人實驗室里熱鬧的情景，一群學生正圍在模擬的實戰場地前，他們細致觀察地形，伸手比劃，熱烈討論，還時不時轉身向一旁的老師請教問題。在擬定的情境下，學生們巧妙使用一個個機器模型，成功完成了一系列操作任務。 沒有固定形狀可按任務隨意拼湊 與電子科技大學中山學院機電工程學院的大哥哥相比，這群中學生的機器人雖然只能在樂高積木世界里的模擬場地內進行活動，而且一點都不像“人”，但技術含量一點也不輸給大學生。 據廣東博文學校的周丹丹老師介紹，目前學生們設計的機器人主要以FLL機器人為主，即通過樂高的配套零件、插接積木等系列教具，把抽象的物理、數學、計算機知識形象轉化為齒輪、電源、傳送帶、計算機簡易程序，讓學生像堆砌積木一樣學習設計、制作機器人。 在去年主題為“愛晚行動”的FLL機器人世錦賽上，組委會根據現實生活中老人的困難設計了15個任務。參賽者需要根據場地上不同的任務設計不同的策略，安裝到自己設計的機器人上，進行編程操作來完成場地任務。 而博文的機器人小組就設計了一款擁有多種配件并可快速拆卸、變換的機器人，協助老人完成生活中各種事情。“比如有一項任務叫‘木匠活兒’，需要把老人家中的壞椅子拉回‘基地’，修理好后再放回桌子邊，于是我們就設計了一條機械臂，可以用來拉椅子的，而把椅子拉回去則需要運用程序來控制了。”黎梓生同學說。 動手動腦人人都能成機器人高手 據了解，通過電腦編程，學生們可以設計出機器人需要完成的一整套動作，這套指令將儲存在處理器中，通過這個裝置讓機器人完成操作。不同人設計出的動作線路千差萬別，最終目的就是讓機器人在最短時間內完成盡可能多的任務。周丹丹說，這門課程最大的特點就是發散思維，激發學生們的創造能力。 除了處理器外，指導機器人完成操作的部件還包括超聲波傳感器、觸動傳感器、角度傳感器等等。學生在設計線路的過程中，還可以靈活運用地形特點，如通過機器人與場地邊緣的觸碰，激活觸動傳感器來完成相應的操作。 “除了編程外，機器人的設計也很關鍵，如果機器人重心不穩，或機械臂不結實，那么在完成動作過程中，就可能造成機器人散架、機械臂松垮等問題。”周丹丹將機器人培訓課稱之為涵蓋信息技術、機械設計和電子技術的綜合性學科。（南方日報） |
