外文翻譯--機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).doc

附錄1：機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)作者:JimPinto,圣地亞哥,美國中部.美國談到機(jī)器人,就如同科幻一般。但是,僅僅因?yàn)闄C(jī)器人在過去幾十年里沒有辜負(fù)自己的承諾,并不表示它們不會(huì)早到或者遲到。事實(shí)上,一些先進(jìn)技術(shù)導(dǎo)致的機(jī)器人的時(shí)代更近更小、更便宜、更實(shí)用、更具成本效益。肌肉,骨骼與大腦任何機(jī)器人都有三方面:肌肉：有效聯(lián)系物理載荷以便機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。骨骼：機(jī)器人的物理結(jié)構(gòu)與決定于其所從事的工作；考慮到有效載荷這就決定了機(jī)器人的大小和重量。大腦：機(jī)器人智能；它可以獨(dú)立思考和做什么；需要多少人工互動(dòng)。由于機(jī)器人已經(jīng)被描繪于科幻世界,許多人期望機(jī)器人的外表更人性化。其實(shí)機(jī)器人的外表決定于它的功能和任務(wù)。不少機(jī)器,一點(diǎn)也不像人也明確地列為機(jī)器人。同樣,有些像人的機(jī)器人也脫離不了機(jī)械結(jié)構(gòu)或者玩具。起初的機(jī)器人是又大，又只有很小的力。老水流動(dòng)力機(jī)器人被用于三D環(huán)境：陰暗、骯臟、危險(xiǎn)。由于第一產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,已經(jīng)完全改進(jìn)了機(jī)器人的能力、業(yè)績和戰(zhàn)略利益。例如,80年代機(jī)器人由水流驅(qū)動(dòng)過渡成為電力驅(qū)動(dòng)單位。改進(jìn)了性能和準(zhǔn)確性。工業(yè)機(jī)器人已在工作在當(dāng)今世界機(jī)器人數(shù)量已接近100萬,有將近一半的在日本,僅有15%在美國。數(shù)十年前,90%的機(jī)器人用于汽車制造業(yè),通常用于做大量重復(fù)的工作。今天只有50%用于汽車廠,而另一半分布于工廠、實(shí)驗(yàn)室、倉庫、發(fā)電廠、醫(yī)院和其他許多行業(yè)。機(jī)器人用于產(chǎn)品裝配、危險(xiǎn)物品處理、油漆噴霧、切割、拋光、產(chǎn)品的檢驗(yàn)。那些被用于各式各樣的任務(wù)的機(jī)器人數(shù)量,例如下水道清理,查找炸彈和操作日趨復(fù)雜的手術(shù),在將來將持續(xù)上漲。機(jī)器人智能即使原始的智力，機(jī)器人已經(jīng)被證明在生產(chǎn)力、效率和質(zhì)量方面能夠創(chuàng)造良好收益。除此之外,一些聰明機(jī)器人沒有用于制造業(yè)；他們被用于太空探險(xiǎn)、外科遙控，甚至寵物，就像索尼的Aibo機(jī)械狗。從某種意義上說,一些其他應(yīng)用表明機(jī)器人可能的用途，如果生產(chǎn)廠家認(rèn)識(shí)到,工業(yè)機(jī)器人并不是要局限于一個(gè)方面,或者受限制昨日機(jī)械概念。伴隨著迅速增長的電力微處理器和人工智能技術(shù),大大提高了機(jī)器人其潛在的彈性的自動(dòng)化工具。新增加的智能機(jī)器人的應(yīng)用要求先進(jìn)的智能。機(jī)器人技術(shù)融入各種輔助技術(shù)機(jī)器視覺、傳感器(接觸),高級(jí)技工及語音識(shí)別。這一令人振奮的成果代表了新水平的工作應(yīng)用,比以往任何時(shí)候都認(rèn)為是實(shí)際的機(jī)器人。實(shí)行綜合的機(jī)器人視覺和觸覺急劇地改變了新的產(chǎn)品和生產(chǎn)體系的速度和效率。機(jī)器人變得如此精確,以至于機(jī)器人可以應(yīng)用于所有手工的場(chǎng)所不再是一個(gè)不可能的觀點(diǎn)。半導(dǎo)體制造業(yè)是一個(gè)例子,高度一致的吞吐量和質(zhì)量,不能靠手工或簡單現(xiàn)機(jī)械就能實(shí)現(xiàn)。此外,通過使那些快速產(chǎn)品與傳統(tǒng)硬質(zhì)工具不相匹配部分的轉(zhuǎn)換和革新，取得了顯著成果。增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力如上所述,機(jī)器人的應(yīng)用起源于汽車制造業(yè)。通用汽車已擁有四至五萬的機(jī)器人，但仍然能夠繼續(xù)發(fā)展并運(yùn)用新方法。為了能使機(jī)器人更加智能化，現(xiàn)在已運(yùn)用了大量新的戰(zhàn)略選擇。在過去的兩三年里，汽車價(jià)格已經(jīng)下降,為了不斷創(chuàng)造利潤，制造商降低生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)成本。這是唯一途徑。汽車廠改建新模式,通常需要投入數(shù)以億計(jì)美元以購買設(shè)備。機(jī)器人制造技術(shù)的重點(diǎn)是通過減少資本投資的方式以增加適用性。新的遙控應(yīng)用已被發(fā)現(xiàn)用在以專用設(shè)備自動(dòng)作業(yè)的操作上了。它的靈活性能作業(yè)自動(dòng)化發(fā)揮得更協(xié)調(diào),并且有重大的成本優(yōu)勢(shì)。機(jī)器人協(xié)助其主要增長領(lǐng)域是智能機(jī)器人協(xié)助裝置(IAD)。操作員熟練地操作著機(jī)器人，就好像是自己的手和腳變長,且更有力了。這就是遙控技術(shù)，沒有人或機(jī)器人可以替代，它是有助于改造人類環(huán)境產(chǎn)品的一個(gè)新版本，多方面地幫助人類伙伴，包括動(dòng)力供應(yīng)、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向、線路跟蹤以及程序自動(dòng)化。智能機(jī)器人協(xié)助裝置運(yùn)用遙控技術(shù)幫助人們以較少的壓力，更多、大、好、快地操作零部件和有效載荷。利用人類機(jī)器界面,操作員和智能機(jī)器人協(xié)助裝置攜手合作以優(yōu)化開放性、指導(dǎo)性和定位移動(dòng)。傳感器、計(jì)算機(jī)動(dòng)力和操控運(yùn)算法則將操作員的手令轉(zhuǎn)譯成人類提升能力裝置。遙控新格局隨著科技和由摩爾法帶來的經(jīng)濟(jì)影響將繼續(xù)變換計(jì)算機(jī)的能力和價(jià)格，我們應(yīng)該期望更多創(chuàng)新,更多具成本效益的遙控結(jié)構(gòu)，以及更多在傳統(tǒng)服務(wù)重點(diǎn)之外的運(yùn)用。工業(yè)遙控設(shè)備最大的變化是,他們將形成一個(gè)更廣泛的多種結(jié)構(gòu)和機(jī)制。在許多情況下,牽涉到自動(dòng)裝置系統(tǒng)的配置,不會(huì)立即被認(rèn)為是機(jī)器人。例如,自動(dòng)操作半導(dǎo)體生產(chǎn)的遙控裝置已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于那些用在汽車制造業(yè)的遙控裝置。我們會(huì)有那么一天：更多這類可編程加工的遙控設(shè)備種類會(huì)比現(xiàn)今有的傳統(tǒng)遙控設(shè)備來得多。一個(gè)突發(fā)性轉(zhuǎn)變即將來臨；它的潛力是巨大的，因?yàn)椴痪煤筮b控設(shè)備不僅能夠提升成本效益，也能產(chǎn)生前所未有的優(yōu)勢(shì)和操作應(yīng)用。遠(yuǎn)景展望盡管機(jī)器人研究者希望仿效人類的智慧和外表,但是從未成功過。大多數(shù)機(jī)器人仍是無形的，也并非萬能，也不能快速識(shí)別目標(biāo)物體。兩足直立行走的機(jī)器人微乎其微，比如本田P3就側(cè)重于研究和示范樣本。較少結(jié)合工業(yè)機(jī)器人機(jī)器視覺系統(tǒng),因此它的要求,而不是機(jī)器人機(jī)器視覺視野。早期機(jī)器視覺領(lǐng)養(yǎng)付很高的價(jià)格,因?yàn)樾枰募夹g(shù)知識(shí)民心等制度。例如,在八十年代中期,從辛辛那提市Milacron彈性制造系統(tǒng)的$900,000的機(jī)器視覺系統(tǒng)。到1998年,平均價(jià)格已降至$40000,并且價(jià)格繼續(xù)下降。今天,從Cognex,Omron花$2,000就能買到簡單的配有視覺套傳感器的模式。減價(jià)反映了當(dāng)今電腦成本的降低,和為特殊工作如偵察業(yè)等的視覺系統(tǒng)的重點(diǎn)開發(fā)。機(jī)器人在世界各地的使用工業(yè)機(jī)器人的銷售已上升到創(chuàng)紀(jì)錄水平,它對(duì)家務(wù)雜事如除草和地毯吸塵有著巨大的未開發(fā)的潛力。去年有3000個(gè)水下機(jī)器人、2300個(gè)爆破機(jī)器人和1600個(gè)外科手術(shù)機(jī)器人開始工作。預(yù)計(jì)吸塵和除草的家用機(jī)器人將大幅度增加，從2000年的12500到2004年末的500，000。iBOTRoomba吸塵器價(jià)格現(xiàn)在不到$200.00。近日炭疽恐慌,人們?cè)絹碓蕉嗟厥褂脵C(jī)器人排架郵局的資料。事實(shí)上,美國郵政自動(dòng)化有其巨大的潛力。去年，1000個(gè)機(jī)器人被安裝來分類包裹。美國郵政總署估計(jì),它有可能使用80,000機(jī)器人進(jìn)行分類包裹。環(huán)顧今日在我們身邊的機(jī)器人:瓦斯自動(dòng)泵、銀行自動(dòng)柜員機(jī)、自助式測(cè)試線，機(jī)器已經(jīng)取代許多服務(wù)工作。在今后的數(shù)十年，不難想象圖像處理的發(fā)展進(jìn)步、微處理器速度和人為模擬可能導(dǎo)致自動(dòng)化成為世界上最無聊、低智力、低工資的工作。MarshallBrain，HowStuffW的創(chuàng)辦人，寫了兩篇有趣的關(guān)于未來機(jī)器人的論文，很值得一讀。他覺得在今后40年內(nèi)機(jī)器人將代替許多人類工作，那是很有可能的。根據(jù)MarshallBrain的預(yù)測(cè),在他的論文機(jī)器人種族,人性化機(jī)器人將在2030年得到普及。他們將取代目前由人類從事的工作，如快餐服務(wù)清潔房間和零售服務(wù)。除非找到辦法來彌補(bǔ)這些失去的就業(yè)機(jī)會(huì),MarshallBrain估計(jì)在2055年超過50%的美國人將由機(jī)器人代替而失業(yè)。智能機(jī)器人將運(yùn)用到每個(gè)角落全球的HAL和數(shù)據(jù)與傳感機(jī)器正在快速地接近。事實(shí)上,在某些方面智能機(jī)器人已開始承擔(dān)起人類的工作。由于處理能力倍增,以及記憶裝置技術(shù)帶來更小更精確的傳感器和傳動(dòng),機(jī)器人將以新穎、各式各樣地精彩的應(yīng)用，成為今后滋生代新產(chǎn)品。工業(yè)機(jī)器人絕大多數(shù)機(jī)器人被應(yīng)用在制造業(yè)等重復(fù)性任務(wù)比如給汽車噴漆以及簡單裝配。2000年全世界大約有10萬名新的機(jī)器人,其中將近一半在日本，所以日本是最大的用戶。在2002年年底有近80萬工業(yè)機(jī)器人,這個(gè)數(shù)字有可能在2004年末增加到近100萬人。在過去十年中機(jī)器人的運(yùn)用增加了,而同時(shí)價(jià)格則一直下滑。今天,機(jī)器人制造有1-2年的償還期限。在北美,機(jī)器人的價(jià)格相對(duì)于勞動(dòng)力成本已降至26，如果考慮質(zhì)量的提高則將低至12。工業(yè)機(jī)器人的銷售已達(dá)到紀(jì)錄水平,在家務(wù)中，像清除草坪和清潔地毯方面，它有巨大的開發(fā)潛力。許多新的應(yīng)用機(jī)器人隨著機(jī)器人智能提高,以及傳感器、傳動(dòng)和運(yùn)行機(jī)制的日甄完善,它的應(yīng)用以大大增加了?，F(xiàn)在有成千上萬的水下機(jī)器人、破壞機(jī)器人、甚至還有用遠(yuǎn)程機(jī)器人來拆除手術(shù)。數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)搜救機(jī)器人踏遍倒塌的世界貿(mào)易中心雙塔樓搜索殘骸。機(jī)器人專家小組在第一現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)驗(yàn)機(jī)器人，用來探尋瓦礫。在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中所使用的機(jī)器人是美軍作戰(zhàn)的工具。他們被送入洞穴、建筑物或其他地區(qū)的,作為部隊(duì)的前鋒，以防止人員傷亡。巨人步行機(jī)器人被用來伐木。它用六個(gè)關(guān)節(jié)移動(dòng)，前進(jìn)和后退、橫走、斜走，還可以轉(zhuǎn)身和跨越障礙物。在柏克萊分校,一個(gè)名叫micromechanical的微型昆蟲飛行機(jī)器人,它有非常自然地精確度的節(jié)奏拍打翅膀。他們的目標(biāo)是建立一個(gè)又小、又靈活的裝置可以探測(cè)火星表面和安全監(jiān)察危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏,例如,秘密偵查敵軍,。預(yù)計(jì)吸塵和除草的家庭機(jī)器人將大幅度上升?，F(xiàn)今用機(jī)器人做家務(wù)是很實(shí)際的。一個(gè)低廉的房屋清洗機(jī)器人近日出臺(tái)了。一個(gè)極其暢銷的小型電動(dòng)車吸塵器（Roomba）標(biāo)價(jià)$199，它繞完整個(gè)地板,期間它所到之處都被打掃和除塵了。RodneyBrooks?iRobotRoomba由馬薩諸塞州的iRobot生產(chǎn)。iRobot是多家公司中的一員，他們聯(lián)合計(jì)劃在今后幾年內(nèi)推出一系列新的機(jī)器人。不久將推出新產(chǎn)品機(jī)器人，包括自動(dòng)地板清潔器和實(shí)業(yè)工具，從而去從事無聊、骯臟、危險(xiǎn)的工作,如檢查油井。當(dāng)然,自治油井督察人員并不像一些有識(shí)之士所預(yù)言的那樣會(huì)和機(jī)器仆人一樣顫動(dòng)。雖然還是不太引人注目，但是人工智能和機(jī)器人正進(jìn)入日常生活。RodneyBrooks,人工智能實(shí)驗(yàn)室主任、美國iRobot公司的董事長,參與了這場(chǎng)十年變革。他的新書Flesh&Machines主要研究與生命有關(guān)的許多主題的機(jī)器人。Brooks創(chuàng)造他所謂的situatedcreatures的熱情是本書的中心,situatedcreatures是我們后來當(dāng)作我們的老師和同伴。RodneyBrooks麻省理工實(shí)驗(yàn)室擠滿了機(jī)器人，從機(jī)械腿到具有人類特性的機(jī)器人，用人類一樣的表情和動(dòng)作，依靠人力機(jī)器人接口。Brooks認(rèn)為要人們接受機(jī)器人的生活是有爭(zhēng)議的。普通版機(jī)器的第一代已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)室遺棄了。RodneyBrooks對(duì)post-PC的未來有他的想法：傳感器和微處理器應(yīng)該裝在汽車?yán)锩?、辦公室和家里，并通過各種言論和動(dòng)作接口在上衣口袋進(jìn)行資料檢索,還有用于溝通、做各種各樣的事情。他堅(jiān)持認(rèn)為,智能時(shí)代,移動(dòng)機(jī)械已經(jīng)開始出現(xiàn)。你只需要知道哪里可以找到它們，或者在油井、醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室、財(cái)政服務(wù)或者是建筑公司。軍事&國防應(yīng)用現(xiàn)在iRobot已經(jīng)依美國防部的合同建造了一個(gè)機(jī)器人,其大小像手提箱那樣，可攀爬樓梯,溝渠、可在水下三層生存。不同于攜帶炸彈的機(jī)器人,它有眼睛和耳朵,通過無線電連接傳遞所見所聞。這就是PackBot。它可被用來撇進(jìn)一輛交通工具，用力把它扔進(jìn)可能蟄伏著敵人的屋子的窗戶。一般來講，機(jī)器人系統(tǒng)吸引了國防部的興趣,因?yàn)樗麄冇羞h(yuǎn)距離軍事行為的能力，使危險(xiǎn)任務(wù)對(duì)人的傷害最小。國防先進(jìn)研究計(jì)劃機(jī)構(gòu)(DARPA)是國防部的中心研究和發(fā)展組織。DARPA的分布式機(jī)器人程序,旨在與合格的公司合作來發(fā)展微型的，有生物靈感的機(jī)器人設(shè)計(jì)和為軍事應(yīng)用的機(jī)器人控制新方法。DARPA對(duì)微小型機(jī)器人特別感興趣,因?yàn)樗鼈兊膬?yōu)勢(shì)是可以制作單位成本較低，并且提供獨(dú)特的使命。它們既可以單獨(dú)又可以以團(tuán)體的形式被用來實(shí)施和展開，來增強(qiáng)人類能力，執(zhí)行危險(xiǎn)的任務(wù)，以及完成從未想象過的任務(wù)。潛在的應(yīng)用