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“机器人”和“传感器”间究竟是什么关系?
来源:维科网机器人 发表于 2023/3/21

其实,机器人和传感器之间,是一个紧密联系的整体。机器人就像人的躯干,负责接收和执行大脑发出来的指令;传感器就像人的眼睛,负责认知外界环境,判断躯干的执行是否到位。


  先有鸡还是先有蛋?

 

  这个一直困扰人类多年哲学问题,也是我们经常茶余饭后喜欢调侃讨论的。看似无厘头的问题,实际上正是说明了两者紧密到理不清的关系。而在人工智能领域,也有个关于先有鸡还是先有蛋的讨论。这就是关于机器人与传感器之间,是先有的机器人日益增加的需求,才有了传感器的帮助?亦或是先有了传感器的诞生,才被人们应用在机器人上?让我们来一起探讨这个“鸡蛋问题”各自的前世今生吧!

 

  “鸡”和“蛋”的发展

 

  “机器人”一词出现在20世纪20年代,捷克作家卡雷尔·恰佩克创作了小说发表了科幻剧本《罗萨姆的机器人》(rossum’s universal robots),在剧本中恰佩克由捷克语robota创造出了robot一词,意为“奴隶,苦力”,这就是“机器人”一词的来源。随着后来“可编程物体转移”设备的出现,也就是数控机床的雏形,被誉为“机器人之父”的约瑟夫·恩格尔伯格院士产生了将这种设备用于危险系数比较高的行业里的想法,随后和他的挚友工程师德沃尔一同努力下,一个工业机器人原型尤尼梅特001就此诞生了。此时,广义上的机器人横空出世了。彼时的机器人并没有太多的现代的传感器,只是通过程序控制机器人的运作,通过人工辅助定位,而工人本身就成了那时候机器人的“传感器”。

 

  “传感器”的发展历史则是更为悠久,可以追溯到几千年前。例如古希腊的水银温度计和古代中国的风向标,都是广义上的传感器。但是现代的电子传感器的发展始于20世纪初,随着电子技术的发展,传感器的种类和应用范围不断扩大。传感器是机械式的,例如压力计和温度计。随着电子技术的发展,开始出现了电阻式传感器和电容式传感器这类的电子传感器。直到20世纪50年代,半导体技术的出现使得传感器的性能得到了大的提高,例如光电传感器和压力传感器。随后传感器被应用在更多领域,无论是监测系统、自动控制系统,还是机器人,传感器得到了普及。

 

  时间来到20世纪中叶,专门的机器人传感器诞生了,这是机器人与传感器的集合出现在了人们的视野。视觉传感器首先被应用在机器人身上,搭配视觉系统处理器,完成机器人的图像获取、图像收集、图像处理、图像理解等工作。1970年后,日本东京大学联合株式会社日立制作所、ibm公司等研发用于手指、关节、手腕等的力传感器,构造出了力觉系统,作为视觉系统的补充。从此,机器人与传感器的发展变得密不可分。

 

  芯片帮助机器人迅速进步

 

  1946年,世界上第一台计算机诞生的时候,还是一台需要使用18000个电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电功率约150千瓦,每秒钟仅仅可进行5000次运算的庞然大物。而70年后的今天,4nm工艺3.2ghz的手机处理器已不是新鲜事物了。机器人全身上下布满的各类高精度传感器会给机器人的大脑带来更多的数据,但得益于计算机芯片的快速发展,机器人的算力阶级性提升,使得机器人可以很从容地应对这么庞大的数据处理问题。而计算机芯片的发展不仅让机器人处理数据的能力更强,也让更多控制的程序可以在机器人上跑起来,让机器人完成更多高难度动作。

 

  传感器也有它的跨界应用

 

  而传感器的进步,让很多其他领域受益。从前人们不懂得保护大自然,导致大自然受到不可逆的破坏,如雾都伦敦,受大量的煤燃烧影响,到现在都无法修复曾经被破坏的环境;近年来频繁提到的温室效应,也是由于人类无控制地排放,破坏了大气层的臭氧层导致的。如今有了高精度的传感器,环境保护部门可以更直接地读取到排放数据,严格监管企业、社会的各类排放,计算出可控的排放范围,调整相关排放政策。比如这几年很火的“碳中和”概念,如何碳中和,是否达到碳中和,这都是具象的数据,需要依赖传感器的帮助才可以做出准确的判断。

 

  两者相辅相成,不可偏废

 

  其实,机器人和传感器之间,是一个紧密联系的整体。机器人就像人的躯干,负责接收和执行大脑发出来的指令;传感器就像人的眼睛,负责认知外界环境,判断躯干的执行是否到位。一个机器人产品,不仅需要灵活的躯干、雪亮的眼睛,也需要聪明的头脑、充足的能量;而传感器,如果不能很好地用在机器人上,也算是怀才不遇了。机器人未来的发展,不仅是传感器的发展,还有算力上的发展、能源补给的发展、材料的发展。而伴随着传感器、芯片等的迭代更新,未来机器人一定会被赋予更多的创造力!

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