[科普中国]-遥控机器人

发展

1948年美国阿贡实验室制造用于原子堆的M一1型机械式主从操作手可以说是现代机器人的前辈．人们要在人难以接近的环境下工作，除了借助一些设备以外，比较彻底的办法就是使用机器人．随着电子技术、计算机技术、机械学、材料学、传感器技术等学科的飞跃发展，机器人技术逐步进入更广泛的实用化．后来居上的工业机器人成功的应用，推动了危险、恶劣、有害环境下作业的遥控机器人的发展．80年代开始，人们普遍认识到为改善高温、有毒、粉尘、噪音、易爆等环境所付出的费用日益昂贵，在这些环境工作的劳动力已面临危机，而如深水、深地层、外层空间、强放射、高真空等新的生产和作业领域，人类更是力不从心，甚至是一筹莫展．即使像人类已长期为之奋斗了千百年的抢险、救灾、防爆、防卫、侦察等领域也没找到一个普遍满意的方法．机器人的出现，为人们解决这些问题提供了希望和现实．一些大胆的机器人专家预测，到1995年，这类非制造产业的机器人的产值将超过当时工业机器人的总产值，达到80亿～100亿美元．从80年代开始的各国高技术发展计划中，几乎都把危险、恶劣、有害环境下使用的智能机器人列入重要研究内容之一，都在努力争取21世纪初形成这种具有高社会效益及高经济效益的特种机器人产业．2

特征遥控机器人系统从表面上看是比较简单的：用一台以摄像机作为眼睛、传声器作为耳朵的机器人把信息传送给戴有立体显示器和耳机的操作员。机器人所看到、听到的一切信息都传送到操纵台。如果在机器人的手指部分装上传感器，那么它还能把触觉反馈传送给操作员。

操作员可以用几种方法去控制机器人，例如，用头的位置和方向跟踪器可以控制机器人的视线方向；戴上数据手套就可以控制机器人的手，让机器人执行“分析这个部件”或“打开吊舱门”等命令。这样，当听觉、视觉和触觉信息在人和机器人之间不断传输时，操纵员会有一种。身临其境”的感觉。当然，这种感觉类似于体验一个虚拟的环境，但在许多方面却更使人信服一些。

为什么遥现表现得更使人信服呢?或许最好的例子是声音和视觉显示。从摄像机反馈的图像比大多数虚拟现实系统产生的计算机图形的真实感要高得多。与此类似，从安装在机器人头部的声音接受器所得到的立体声较之由计算机合成的声音更加逼真。两者都可以模拟远处的环境，但遥现技术使人真正觉得仿佛在现场一样。

遥控机器人系统的关键特征是可移动性。遥远的机械装置必须能在工作现场之内或它的周围移动。最早的遥控机器人系统出现在40年代。当初，机器人是一个巨大的臂，可让科学家安全地处理放射性物质。操作员不是使用电视显示器，而是透过一堵厚玻璃隔板去观察被控制的机器人手臂的运动。那时，遥控系统是靠机械装置来控制的．如连杆、缆索等。现在使用电子方式，通过无线电波或光纤导线等去进行控制。虽然操纵杆是控制运动的通用方法，但是，在某些情况下用手势或语音控制会更方便些。3

应用范围遥控机器人最早是为了适应原子能科学技术的需要而产生并逐步发展起来的，迄今已有二十多年的历史。不少国家在遥控机器人及其有关设备的研制工作中相继投入了艰大力量，使其结构日臻完善，性能不断提高。由于它的主体操作设备——伺服主从操作机具有不同于其它操作机的优良的双向力反应特性，所以不仅被核工业中的许多部门广泛采用，而且应用范围已远远超出了核领域，在工业、深海、医学及空间技术等非核领域中，同样有着广阔的应用前途。

对于那些操作程序可以预知的或者动作简单旧长时间熏复性操作任务，使用程序控制的工业机器人更为适宜；而对于那些所要求的操作动作简单，但负载较为沉重的工作对象，则应使用以动力操作机为主体的远距离操作设备。只有在那些所要求的操作动作复杂，而且操作程序难以预知，需要由操纵人员随时作出判断和反应的远距离操作任务中，才最适宜使用遥控机器人。例如：设备的安装、调整、拆卸、更换、检查、修理(或修补)，深海和宇宙空间的科学考察以及不载人云载工具的驾驶等等。4