计算机速成课 第三十七集 机器人

1. 机器人

  • 定义:由计算机控制,可以自动执行一系列动作的机器,外观并不重要
  • 潜在含义:存在于现实世界中的机器
  • robot 一词,首先出现在 1920 年的一部捷克戏剧,代表人造的类人角色
  • 举例:
    • 给汽车喷漆的机械臂
    • 无人机
    • 辅助外科医生的蛇状机器人
    • 人形机器人
    • 堆叠货盘
    • 焊接

2. 自动机

  • 不用电,没有电子部件的机器
  • 1739 年,法国人 Jacques de Vaucans 做了个自动机,叫「吃饭鸭」
  • 土耳其行棋傀儡:一个能下国际象棋的人形机器人,1770 年建造完成。实际是一个骗局,机器人有人控制

3. 第一台计算机控制的机器

  • 出现在 1940 年,
  • 数控机器,简称 CNC 机器,可以执行一连串程序指定的操作,并作出精细的控制,可以生产之前很难做的物品
    • 例如:从一整块铝,加工出复杂的螺旋桨,这用普通机械工具很难做到

4. Unimate

  • 第一个商业贩卖的,可编程工业机器人
  • 1960 年卖给通用汽车公司
  • 作用:可以把压铸机做出来的热金属成品提起来,然后堆起来,机器人行业由此开始

5. 简单控制回路

  • 对于简单运动。例如机器爪子在轨道上来回移动,可以指示它移动到特定位置。
  • 负反馈回路
    • 实现:首先判断机器人的位置,然后不断缩小当前位置和目标位置的距离,这个控制回路叫做「负反馈回路」
    • 组成部分
      • 传感器:测量现实中的东西,例如:水压、马达位置、气温。根据传感器,计算当前值和目标值相差多大,得到一个「错误」,然后
      • 使用控制器会处理这个错误,决定怎么减小这个错误
      • 然后使用泵、电机、加热元件,或者其他物理组件来做出动作

6. 比例-积分-微分控制器

  • 一个使用广泛的机制,有控制回路和反馈机制,简称 PID 控制器
  • 以前是机械设备,现在全是纯软件了
  • 构成三要素
    • 比例值:是「实际值」和「理想值」的差值
    • 积分值:一段时间内,误差的总和
    • 导数值/预期控制:期望值和实际值之间的变化率
  • 场景:
    • 汽车里的巡航控制
    • 无人机调整螺旋桨速度,以保持水平

7. 致命自主武器

  • 有智力并且可以杀人的机器人
  • 例如:韩国三星的 SGR-A1 哨兵炮

8. 机器人三定律

  • 科幻作家艾萨克·阿西莫夫在 1942 年的短篇小说写了机器人三定律,之后又加了「定律0」
  • 定律
    • 0 让机器人不要伤害,尤其不要伤害人类
    • 1 机器人不得伤害人类,也不得坐视人类受到伤害
    • 2 机器人必须遵守人类给出的指令,除非它和第一定律相冲突
    • 3 机器人必须保存自己,只要这种保存不和第一、第二定律相冲突
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