大多數機器人由一些相同的基礎組件組成,就像我們每個人都有四肢,都有眼睛、鼻子、耳朵一樣,不同的機器人,身體里可能裝著相同的東西。而這些東西就包括:一個容納組件的本體、移動模塊、一套收集環境信息的感知系統、一種交互方式、一套能源系統以及一個用來指揮機器人的“大腦”。
介紹這些概念之前,我們可以先想一想,我們的身體里都有哪些重要的組成部件。從我們的頭開始。首先,我們需要一個可以思考的,聰明的大腦,這個大腦指揮著我們的所有動作,比如,向左看,向右看
而機器人的大腦,就是它的“中央處理器”,又叫CPU,和我們人類的大腦一樣,它負責執行指令并控制機器人的移動。
不同的是,大多數機器人只能執行程序告訴它的事情。而程序就像是一個放在機器人身體里的背包,這個背包里有所有機器人會的知識,工程師們設計并制作機器人,并且通過編制程序——也就是設計背包,放置背包里的知識,告訴機器人如何完成工作。如果機器人需要去完成新的工作,工程師們需要重新為機器人編寫新的程序了。
現在,大家知道,機器人和人類一樣都是有“大腦”的了。那么,我們有四肢,機器人也有嗎?有,不過不完全一樣。機器人有便捷的機械臂,機械臂可以移動它的末端執行器。末端執行器類似于我們的手、手指或者腳趾,機器人身上的則可能是鉆頭、手術器械、噴槍、焊槍等。不同的工作需要由不同的末端執行器去完成。同樣,為了讓手指更加靈活,內置的壓力傳感器,會告訴機器人,當前該用多大的力氣去握手里的東西。
機器人會不會感覺到它手里的東西呢?它能不能聽到聲音呢?聽覺、嗅覺、觸覺——很多機器人都擁有多個傳感器,這些傳感器負責收集數據,并告訴機器人正在發生的事情,以便機器人可以控制自己的行為并做出合適的反應。有些傳感器就像是攝像頭、運動和壓力測量裝置,相當于視覺和觸覺,而有些會用到紅外線、超聲波和激光。
接下來,機器人有“腿”或者“腳”么?在介紹miro的時候我們說過,機器人和“電腦”的區別之一就是機器人可以移動,它們的“腿腳”就是輪子、履帶或者機械腿。因為有些任務是需要機器人具備移動功能的。也因此,有些機器人還可以適應復雜的路況,比如GoundBot,它甚至可以進入地震區域或者是倒塌的建筑物里。
明白了機器人的手和腳還有大腦,就知道機器人到底是怎么運動的了。不過機器人可不能像瓷娃娃一樣一碰就碎,機器人的本體必須足夠堅固,才能保護內部的零件,還需具有足夠的靈活性才能移動。
除了這兩點要注意之外,機器人的形狀和外觀是可以多樣化的,模樣神奇的機器人數不勝數。
最后,機器人還需要某種能源系統來驅動它的執行器,也就是需要一個“胃”來驅動一種它身上的、幫它完成一些固定動作的裝置。機器人可能會使用電池,也可能直接插在墻上的電源插座上。
機器人甚至可以通過“空氣”或“液壓”來驅動。太陽能也可能是它的食物之一,比如火星漫游者使用的就是車載太陽能電池。
其實我們可以通過思考自己的身體結構,來記住機器人的基本組件。
本文圖片及主要文字內容來自《DK遇見未來:機器人》,英國DK公司編。