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未来的机器人它可以帮人类做些什么

人们为什么对机器人这么紧张呢？机器人不用睡觉，不用担心衰老。机器人不用吃饭，省出了很多时间。更重要的一点是，机器人不用上学。随着5G、6G等新技术的出现，所有的知识到它的大脑里可能只需几秒钟。未来将机器人组网以后，新的技术可以在瞬间得到共享，那就更加“吓人”了。那么，机器人到底是敌人还是朋友？在我看来机器人永远是我们的亲密伙伴。提到机器人，一部分人大脑里的图像也许是这样，在机器人学术圈里它叫“6轴机器人”。6轴机器人主要用于工业场景，上图是它的典型应用场景——汽车厂。这是点焊机器人，我们通过点焊把钢铁连接在一起变成车身，涂装完成以后送到我们身边。提到机器人，还有很多人大脑里出现的场景是这样的，很多科幻片里也有这样的场景，我们将这种机器人称为智能机器人。机器人的发展是从工业机器人不断向智能机器人演进的过程，所以未来我们的重要机器人伙伴都是这种智能机器人。谈到机器人不得不提它的英文名——Robot。其实，Robot这个词是1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克创造的，在波兰语里的意思是“工人”，在捷克语里是“劳役和苦工”的意思。它们都是非常精巧的装备，能够完成具体的工作。尤其是指南车，以前我们看到的古代的指南针经常是指北，只有这款指南车是指南。在《三国演义》里诸葛亮研究了一种产品——木牛流马，这是他和曹操进行对战时非常重要的装备。1738年，法国科学家用机械制造了机器鸭，能像鸭子一样完成很多鸟类的动作。瑞士的钟表业非常发达，瑞士有一对父子发明了一个玩偶，可以签字。这都是非常精巧的机械结构。蒋新松院士是中国机器人研究的带头人，被称为“中国机器人之父”，在他的引导下，中国机器人产业有了一次飞跃式发展。机器人有什么样的典型结构？图中是典型的串联结构，6轴。我们可以把“轴”理解成关节或旋转轴。空间有X、Y、Z三个直角坐标轴，还有X、Y、Z三个旋转轴。通常我们认为一个6个自由度或者6个轴的空间坐标能够取代中间空间的所有点，意味着一个6轴的机器人可以完成空间的所有工作。但是，我们后来发现6轴并不够用，人的胳膊是7轴结构，于是研究者开发出了7轴机器人。7轴机器人可以完成非常复杂的动作，就像腕关节固定，胳膊仍然可以做出不同的动作。这种机器人在什么时候最有用呢？它在一些封闭、复杂的狭小空间里可以有效地完成动作，例如做手术，做手术的时候机器人必须要绕过你的骨骼，这个时候7个自由度机器人会体现出价值。对机器人来讲力传感器和视觉传感器也是非常重要的，所以研究者也在不断开发智能传感器。机器人还配有控制器，控制器像什么呢？像人类的大脑，也相当于计算机的CPU。它能够采集数据，分析和规划路径。我们提到的操作系统、实时内核使机器人和人之间能够建立更有效的沟通。大家看到的是一个双臂机器人，双臂机器人每个胳膊有7个关节，也就叫7个自由度的机器人。我们以前生产的机器人都是单臂，但是单臂不足以替代人类完成更多的工作，所以双臂应运而生。双臂机器人其实很复杂，为什么呢？人同时使用双臂劳作很简单。对于机器人来说，要随时能感知两臂之间的空间，两个胳膊不碰撞在一起，要构建一个非常有效的空间坐标，让两个臂之间不要冲突，这个要求非常高。所以，对人类来说很简单的工作，对机器人来讲却非常难。但是也有一些机器人擅长的工作对人而言就非常难了。我们再看这个场景，这是典型的双臂机器人，它配备了AR视觉系统。我们和机器人之间怎么沟通呢？难道是靠说话？说话交流的速度和信息量是不够的。人认知外部世界更多是靠视觉，因此我们经常在想人和机器人之间是不是能建立一座桥梁，让大量的数据有效快速传递？这种想法促成了AR系统有效的嫁接。另外一点，这个产品在落地的时候对电机的冲击非常大，如果控制不当的话电机当时就被摧毁了。所以机器人的缓冲和震动过程都有大量的算法在跟踪，机器人也从以前的工厂逐步进入许多能够创造更多价值的地方。机器人可以有效地剔除生物震颤，所以做微创手术的创面更小，做的手术可以更精巧。这都是手术机器人可能作为伙伴出现的例证。我们早期研发机器人一般利用机械、电子等传统的工程学科知识。今天，大量的哲学、伦理学都融入到机器人研究中。机器人伦理中，有一个著名的机器人三原则：第一，机器人不得伤害人类; 第二，机器人必须服从人类的命令，除非与第一条相反; 第三，机器人必须保护好自己，除非和前两个冲突。机器人三原则是由著名科幻作家阿西莫夫提出的，是在开发智能机器人时最重要的设计依据。大家经常在想，未来机器人到底怎么样？会不会是人类的敌人？未来机器人一定是人类的亲密伙伴，原因也正是这三点，这三点保障了机器人和人类之间亲密的关系。

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