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“機(jī)器人”和“傳感器”間究竟是什么關(guān)系?
來源:維科網(wǎng)機(jī)器人 發(fā)表于 2023/3/21

其實(shí),機(jī)器人和傳感器之間,是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體。機(jī)器人就像人的軀干,負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行大腦發(fā)出來的指令;傳感器就像人的眼睛,負(fù)責(zé)認(rèn)知外界環(huán)境,判斷軀干的執(zhí)行是否到位。


  先有雞還是先有蛋?

 

  這個(gè)一直困擾人類多年哲學(xué)問題,也是我們經(jīng)常茶余飯后喜歡調(diào)侃討論的?此茻o厘頭的問題,實(shí)際上正是說明了兩者緊密到理不清的關(guān)系。而在人工智能領(lǐng)域,也有個(gè)關(guān)于先有雞還是先有蛋的討論。這就是關(guān)于機(jī)器人與傳感器之間,是先有的機(jī)器人日益增加的需求,才有了傳感器的幫助?亦或是先有了傳感器的誕生,才被人們應(yīng)用在機(jī)器人上?讓我們來一起探討這個(gè)“雞蛋問題”各自的前世今生吧!

 

  “雞”和“蛋”的發(fā)展

 

  “機(jī)器人”一詞出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代,捷克作家卡雷爾·恰佩克創(chuàng)作了小說發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的機(jī)器人》(Rossum’s Universal Robots),在劇本中恰佩克由捷克語Robota創(chuàng)造出了Robot一詞,意為“奴隸,苦力”,這就是“機(jī)器人”一詞的來源。隨著后來“可編程物體轉(zhuǎn)移”設(shè)備的出現(xiàn),也就是數(shù)控機(jī)床的雛形,被譽(yù)為“機(jī)器人之父”的約瑟夫·恩格爾伯格院士產(chǎn)生了將這種設(shè)備用于危險(xiǎn)系數(shù)比較高的行業(yè)里的想法,隨后和他的摯友工程師德沃爾一同努力下,一個(gè)工業(yè)機(jī)器人原型尤尼梅特001就此誕生了。此時(shí),廣義上的機(jī)器人橫空出世了。彼時(shí)的機(jī)器人并沒有太多的現(xiàn)代的傳感器,只是通過程序控制機(jī)器人的運(yùn)作,通過人工輔助定位,而工人本身就成了那時(shí)候機(jī)器人的“傳感器”。

 

  “傳感器”的發(fā)展歷史則是更為悠久,可以追溯到幾千年前。例如古希臘的水銀溫度計(jì)和古代中國的風(fēng)向標(biāo),都是廣義上的傳感器。但是現(xiàn)代的電子傳感器的發(fā)展始于20世紀(jì)初,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,傳感器的種類和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。傳感器是機(jī)械式的,例如壓力計(jì)和溫度計(jì)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,開始出現(xiàn)了電阻式傳感器和電容式傳感器這類的電子傳感器。直到20世紀(jì)50年代,半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)使得傳感器的性能得到了大的提高,例如光電傳感器和壓力傳感器。隨后傳感器被應(yīng)用在更多領(lǐng)域,無論是監(jiān)測系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng),還是機(jī)器人,傳感器得到了普及。

 

  時(shí)間來到20世紀(jì)中葉,專門的機(jī)器人傳感器誕生了,這是機(jī)器人與傳感器的集合出現(xiàn)在了人們的視野。視覺傳感器首先被應(yīng)用在機(jī)器人身上,搭配視覺系統(tǒng)處理器,完成機(jī)器人的圖像獲取、圖像收集、圖像處理、圖像理解等工作。1970年后,日本東京大學(xué)聯(lián)合株式會(huì)社日立制作所、IBM公司等研發(fā)用于手指、關(guān)節(jié)、手腕等的力傳感器,構(gòu)造出了力覺系統(tǒng),作為視覺系統(tǒng)的補(bǔ)充。從此,機(jī)器人與傳感器的發(fā)展變得密不可分。

 

  芯片幫助機(jī)器人迅速進(jìn)步

 

  1946年,世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)候,還是一臺(tái)需要使用18000個(gè)電子管,占地170平方米,重達(dá)30噸,耗電功率約150千瓦,每秒鐘僅僅可進(jìn)行5000次運(yùn)算的龐然大物。而70年后的今天,4nm工藝3.2GHZ的手機(jī)處理器已不是新鮮事物了。機(jī)器人全身上下布滿的各類高精度傳感器會(huì)給機(jī)器人的大腦帶來更多的數(shù)據(jù),但得益于計(jì)算機(jī)芯片的快速發(fā)展,機(jī)器人的算力階級(jí)性提升,使得機(jī)器人可以很從容地應(yīng)對這么龐大的數(shù)據(jù)處理問題。而計(jì)算機(jī)芯片的發(fā)展不僅讓機(jī)器人處理數(shù)據(jù)的能力更強(qiáng),也讓更多控制的程序可以在機(jī)器人上跑起來,讓機(jī)器人完成更多高難度動(dòng)作。

 

  傳感器也有它的跨界應(yīng)用

 

  而傳感器的進(jìn)步,讓很多其他領(lǐng)域受益。從前人們不懂得保護(hù)大自然,導(dǎo)致大自然受到不可逆的破壞,如霧都倫敦,受大量的煤燃燒影響,到現(xiàn)在都無法修復(fù)曾經(jīng)被破壞的環(huán)境;近年來頻繁提到的溫室效應(yīng),也是由于人類無控制地排放,破壞了大氣層的臭氧層導(dǎo)致的。如今有了高精度的傳感器,環(huán)境保護(hù)部門可以更直接地讀取到排放數(shù)據(jù),嚴(yán)格監(jiān)管企業(yè)、社會(huì)的各類排放,計(jì)算出可控的排放范圍,調(diào)整相關(guān)排放政策。比如這幾年很火的“碳中和”概念,如何碳中和,是否達(dá)到碳中和,這都是具象的數(shù)據(jù),需要依賴傳感器的幫助才可以做出準(zhǔn)確的判斷。

 

  兩者相輔相成,不可偏廢

 

  其實(shí),機(jī)器人和傳感器之間,是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體。機(jī)器人就像人的軀干,負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行大腦發(fā)出來的指令;傳感器就像人的眼睛,負(fù)責(zé)認(rèn)知外界環(huán)境,判斷軀干的執(zhí)行是否到位。一個(gè)機(jī)器人產(chǎn)品,不僅需要靈活的軀干、雪亮的眼睛,也需要聰明的頭腦、充足的能量;而傳感器,如果不能很好地用在機(jī)器人上,也算是懷才不遇了。機(jī)器人未來的發(fā)展,不僅是傳感器的發(fā)展,還有算力上的發(fā)展、能源補(bǔ)給的發(fā)展、材料的發(fā)展。而伴隨著傳感器、芯片等的迭代更新,未來機(jī)器人一定會(huì)被賦予更多的創(chuàng)造力!

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