儀科概論 遙操作機器人

1、遙操作機器人機器人遙操作是指操作人員監(jiān)視和控制遠方機器人完成各種作 業(yè)，從而使機器人能夠代替人類在一些無法觸及的、甚至一些危機人 類健康或生命安全的環(huán)境下完成各種任務。機器人遙操作系統(tǒng)亦是在 各種危機人類健康或生命安全的環(huán)境的存在的背景下產(chǎn)生的。遙操作機器人涵蓋了許多種類，亦是涉及了各種領域。在儀器科 學與技術概論的第一堂相關課上我們聽老師講解了一些有關的遙操 作機器人，在下一堂課我們則以小組的形式利用PPT展示我們感興 趣的某些遙操作機器人的各個方面。各個小組展示出來的遙操作機器 人都很有特色，除了我們小組介紹的機器人之外我印象比較深的則是 水下機器人和軍事機器人。水下機器人也稱無人遙控潛水

2、器，是一種工作于水下的極限作業(yè) 機器人。水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限，所以水下機器人已 成為開發(fā)海洋的重要工具。無人遙控潛水器主要有，有纜遙控潛水 器和無纜遙控潛水器兩種，其中有纜避控潛水器又分為水中自航式、 拖航式和能在海底結構物上爬行式三種。關于水下機器人的優(yōu)點、缺 點，同學也給出了相關介紹。1.優(yōu)點：水下機器人可在高度危險環(huán)境、 被污染環(huán)境以及零可見度的水域代替人工在水下長時間作業(yè)，水下機 器人上一般配備聲吶系統(tǒng)、攝像機、照明燈和機械臂等裝置，能提供 實時視頻、聲吶圖像，機械臂能抓起重物，水下機器人在石油開發(fā)、 海事執(zhí)法取證、科學研究和軍事等領域得到廣泛應用。2.缺點：由于 水下機

3、器人運行的環(huán)境復雜，水聲信號的噪聲大，而各種水聲傳感器 普遍存在精度較差、跳變頻繁的缺點，因此水下機器人運動控制系統(tǒng) 中，濾波技術顯得極為重要。水下機器人運動控制中普遍采用的位置 傳感器為短基線或長基線水聲定位系統(tǒng)，速度傳感器為多普勒速度計 會影響水聲定位系統(tǒng)精度。因素主要包括聲速誤差、應答器響應時間 的丈量誤差、應答器位置即間距的校正誤差。而影響多普勒速度計精 度的因素主要包括聲速c、海水中的介質(zhì)物理化學特性、運載器的顛 簸等。水下機器人發(fā)展不算早，可分為三個階段，第一階段要從1953 年算起。從1953年至1974年為第一階段，主要進行潛水器的研制和 早期的開發(fā)工作。先后研制出20多艘潛水

4、器。其中美國的CURV系 統(tǒng)在西班牙海成功地回收一枚氫彈，引起世界各國的重視。1953年 第一艘無人遙控潛水器問世，到1974年的20年里，全世界共研制了 20艘無人遙控潛水器。特別是1974年以后，由于海洋油氣業(yè)的迅速 發(fā)展，無人遙控潛水器也得到飛速發(fā)展。無人有纜潛水器的研制80 年代進入了較快的發(fā)展時期，也就是第二階段。1975至1985年是遙 控潛水器大發(fā)展時期。到1981年，無人遙控潛水器發(fā)展到了 400余 艘，其中90%以上是直接；或間接為海洋石油開采業(yè)服務的。海洋石 油和天然氣開發(fā)的需要，推動了潛水器理論和應用的研究，潛水器的 數(shù)量和種類都有顯著地增長。載人潛水器和無人遙控潛水器（

5、包括有 纜遙控潛水器、水底爬行潛水器、拖航潛水器、無纜潛水器）在海洋 調(diào)查、海洋石油開發(fā)、救撈等方面發(fā)揮了較大的作用。1985年，潛 水器又進入一個新的發(fā)展時期，即第三階段。80年代以來，中國也 開展了水下機器人的研究和開發(fā)，研制出“海人”1號(HR-1)水下機器 人，成功地進行水下實驗。1988年，無人遙控潛水器又得到長足發(fā) 展，猛增到958艘，比1981年增加了 110%。這個時期增加的潛水器 多數(shù)為有纜遙控潛水器，大約為800艘上下，其中420余艘是直接為 海上池氣開采用的。無人無纜潛水器的發(fā)展相對慢一些，只研制出 26艘，其中工業(yè)用的儀8艘，其他的均用于軍事和科學研究。另外， 載人和無

6、人混合理潛水器在這個時期也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘， 其中28艘用于工業(yè)服務。至于軍事機器人(military robot)，百度上給的解釋是指為了軍事 目的而研制的自動機器人，在未來戰(zhàn)爭中，自動機器人士兵以后成為 對敵作戰(zhàn)的軍事行動的絕對主力。軍事機器人與其他的遙操作機器人 的最大不同在于它的影響力和殺傷力，作為軍事機器人，我們不得不 考慮它的道德規(guī)范。毫無疑問，未來戰(zhàn)爭中，自動機器人士兵將成為 作戰(zhàn)的絕對主力。但是美國海軍研究室帕特里克林博士近日在關于 機器人士兵的研究報告自動機器人的危險、道德以及設計中，對 美國軍方使用機器人提出警告，建議為軍事機器人設定道德規(guī)范。研 究人員認為，必須

7、對軍事機器人提前設定嚴格的密碼，否則整個世界 都有可能毀于他們的鋼鐵之手。報告中表示，為軍事機器人設定道德 規(guī)范是一項嚴肅的工作，人類必須正視快速發(fā)展的機器人，它們足夠 聰明，甚至最后可能展示出超過現(xiàn)代士兵的認知優(yōu)勢。帕特里克林 博士在報告中說：“現(xiàn)在存在一個共同的誤解：認為機器人只會做程 序中規(guī)定它們做的事情?？刹恍业氖?，這種想法已經(jīng)過時了，一個人 書寫和理解程序的時代已經(jīng)一去不復返了?！绷植┦空f，實際上，現(xiàn) 在的程序大都是由一組程序師共同完成的，幾乎沒有哪個人能完全理 解所有程序。因此，也沒有任何一個人能精確預測出這些程序中哪部 分可能發(fā)生變異。如何能夠保護機器人士兵不受恐怖分子、黑客的襲 擊或者出現(xiàn)軟件故障呢?如果機器人突然變得狂暴，誰應該負責呢， 是機器人的程序設計師還是美國總統(tǒng)？機器人應該有“自殺開關”嗎? 林暗示說，唯一解決這些問題的辦法就是提前為機器人設定“密碼”， 包括倫理道德、法律、社會以及政治等因素。當然，遙操作機器人還有很多其他的種類。譬如工業(yè)機器人中