“机器人”

从幻想到现实

长期以来，人类就不仅幻想着许多繁重而刻板的劳动能够由工具和机器来代替，而且还想发明这样的机器：它不但能驯服地听人的指挥来工作，而且还具有视觉、听觉、触觉等感觉器官，在外界的情况和条件变比时，能自主地作出最好的决定，指导自己的行动。人们把具有这样的效能和人体形状的机器叫作“机器人”。因此，所谓“机器人”也就是具有人的形状的“高度自动化的机械装置”，它主要是能按照人所赋予它的“智慧”和“权力”独立地进行工作。例如“机器人”能工作，能走路，能辨别光线，会讲话等。

人们为了使自己的理想能够早日实现，不知付出了多少辛勤的劳动和智慧。早在几百年前，人们已经学会了做出许多精致的半自动化玩具，例如：“自动敲钟匠”，“有鸟出来报时的自鸣钟”。凡是到过北京故宫博物馆钟表馆的同志都可以亲眼看到这些人类智慧的结晶。但是在几百年前，“机器人”这样理想，还被认为只是一个幻想，当时没有科学技术条件来保证它的实现。

近年来，由于科学技术的飞跃发展，尤其是无线电电子学，电子计算技术，以及自动控制技术的卓越成就，加上人们对“机器人”的迫切要求，人类长时期以来所幻想的“机器人”，终于在科学家和工程师们辛勤的劳动下，变成了现实。“机器人”现在不但能根据人的指挥来进行简单的操作，还逐渐具备了视觉、嗅觉、触觉和记忆力，在一定的条件下，它能自己作出判断，而且动作还可以比人做得更快，永远也不知道疲劳。

其实，“机器人”只是“自动控制设备”中的一种，因为它具有人的形状，能替代人进行某些劳动操作，所以它特别引起人们的兴趣。大家还记得，在原子反应堆内，已经采用了“机械手”来代替人的手，在苏联还有一些无人工厂，例如制造汽油发动机活塞的工厂，从原料进厂直到产品包装好出厂，全部由机器来操作，只需一个人坐在控制台前面来管理就行了。大规模的发电厂，还采用了遥远控制、遥远测量、遥远指示等设备以后，能使供电更经济，昼夜不断地供电，不会出事故，代替了大量的人的劳动力。在我国三门陕工程中也将采用大量的自动化设备来量测各地的水位情况，自动调节闸门的开启与关闭来调节水位高低，保证水力发电站的必要动力来源和全部掌握以三门峡枢纽为中心的各地电力网的情况，这样可以大大地节省劳动力，使工作更安全迅速和可靠。尽管这些控制设备不一定以人的形状（机器人）出现，但实际上它们是执行着人们的一部分劳动。

“机器人”为什么能够从事人的工作

大家一定很想知道，机器人为什么能按照人的意志作出多种动作？它的动作是通过几个什么步骤来完成的？基本原理在哪里？下面我们来作一些简单的介绍。

“机器人”基本上是一种遥远控制的自动化装置，它的动作是通过下列的步骤来完成的。

（一）自动量测设备，又叫传感器。它能自动地接受和量测外来的讯号。它可以把周围物体的长度、速度、角度、角速度、力、压力、氢离子浓度、光的

亮度、光的颜色。声音的强度和音调、电流或电压、电场或磁场强度、水位高低、质量、重量、流量、振动波的幅度、频率或相位，物体的硬度、弹性、透明度、粘度等等量测出来。然后把量测的结果变成为适宜于自动计算机（包括模拟计算机或电子计算机）工作的必要输入讯号。最通常的传感器为光电管，热电偶，光敏电阻，热敏电阻等等。

（二）讯号传递和记忆装置：这个装置能将自动量测装置所输出的讯号输入到计算装置和记忆装置去，把讯号记忆下来和存贮起来。

（三）逻辑电路装置：这个装置把外来的讯号或已经存贮起来的讯号，按照一定的逻辑规律，也就是按照一定的程序进行对讯号的演算和加工，然后得出最后的结果。这个结果也就是“机器人”的动作的指挥讯号，将讯号输到“机器人”的驱动装置。

（四）驱动装置：它是“机器人”各部分动作的原动力机构，一般由电动机，继电器，开关，杠杆，凸轮等组成，当指挥讯号输入各该驱动装置时，这些装置便相互地转动或动作起来。

（五）动作检查及讯号反馈装置：当“机器人”动作起来后，它的动作是否正确，是通过动作检查装置来检查的。这个装置把检查的结果通过反馈装置输入到自动量测装置的输入端，经过重复的检查，使“机器人”的动作完全符合原始指挥讯号的要求。

这些装置是“机器人”的全部关键，它的功能可用人的动作来作譬喻说明。例如，在我们前面的桌上放着一支铅笔，如果我们想拿到这支铅笔，那么必然先通过眼睛（相当自动量测装置）发现铅笔的位置，眼睛把讯号通过神经系统（相当于讯号传递系统）传给大脑（相当于逻辑装置），在大脑中把铅笔的位置记下来并且和以前的经验相比较，决定手去拿的时候要伸向那一方向，伸到多远，当大脑的指挥讯号通过神经系统（讯号传递系统）传达到手的肌肉（相当于驱动装置）时，手就按照指挥讯号动作起来，在手动作时，眼睛必然监视着手的动作方向和伸出的距离对不对，离开铅笔多远（相当于动作检查和反馈装置），并且把这些情况不断地通过神经系统，使手的动作逐渐接近铅笔，最后直至把铅笔拿到为止。

在不久以前苏联莫斯科州契加洛夫少年技术之家的九位青年制成了一个无线电遥控的“机器人”。这个“机器人”（见右图）根据无线电传给它的命令，能完成十九种各种不同的动作，它能稳步地行走，能辨别光线的来源，能用手来工作和操作。在它的金属躯壳里面安装着控制及传动的机械。我们从头上逐渐分析下来：“机器人”的眼珠是用光电池做的，光电池当有光照射时就会在它的两端产生电位差，这个电位差就可以被利用作为控制器的输入讯号，使“机器人”的头或整个身体沿着光源进行活动。在胸部周围是一排讯号灯，通过这些讯号灯可以来检查“机器人”内部的器官工作情况是否正常。它的胸部按装着一个扬声器，通过扬声器它会简单地说话。在它的身体里面最重要的是一个无线电接收机，这样它可以不被电线束缚住，能自由地活动。“机器人”的每一个动作必须有一定的命令讯号指挥它，然后它才动作，正如我们的一举一动是通过大脑皮质的活动，给以一定的命令讯号，然后我们身体的器官才会按大脑的指挥活动一样。无线电接收就是用来接收遥远传来的指挥讯号，或是周围环境对它影响而产生的讯号，如光可以通过光敏电阻或光电池产生光的讯号，热可以通过热敏电阻等来产生热的讯号。“机器人”的动作往往是用电动机或电磁铁来完成的（电动机和电磁铁的位置见插图）。一切接收机，电动机等的电能供应是由内部安装好了的蓄电池来供给的。