机器人学

✍ dations ◷ 2025-07-04 09:19:09 #机器人学
机器人学(英语:robotics)是一项涵盖了机器人的设计、建造、运作、以及应用的跨领域科技,就如同电脑系统之控制、感测回授、以及资讯处理。这些科技催生出能够取代人力的自动化机器,在危险境或制造工厂运作,或塑造成外表、行为、心智的仿人机器人。如今许多的机器人受到自然界的启发,贡献于生物启发的机器人学的领域。创造可自动运转的机器的概念可追溯至古典时代,但是直到20世纪以前,机器人的功能和潜在应用开发及研究没有持续地成长。纵观历史,机器人常见于模仿人类行为,且常以类似的方法管理事务。时至今日,机器人学成为一个快速成长的领域,同时先进技术持续地研发、设计、以及建造用来达成各种实用目的新款机器人,例如家庭用机器人(英语:Domestic robot)、工业机器人或军用机器人。许多机器人从事对人类来讲非常危险的工作,如拆除炸弹、地雷、探索沉船等。机器人学还被用于STEM教育(科学Science, 技术Technology, 工程Engineering, 和数学Mathematics) 作为教学辅助。机器人学(robotics)源自于机器人一词,而机器人一词最早被一位捷克的作家卡雷尔·恰佩克(Karel Čapek)在他的舞台剧作品R.U.R.罗梭的万能工人中提出并发表于1920年。该剧开始于一个用有机合成物制造人造人的工厂,那些人造人被称“机器人”(robots)。卡雷尔称是其兄弟约瑟夫·恰佩克发明了该词。根据牛津英语词典,机器人学(robotics)一词第一次被使用在艾萨克·阿西莫夫的短篇科幻小说Liar,初次出版在1941年五月的《超级科学故事》(Analog Science Fiction and Fact(英语:Astounding Science Fiction))杂志上。公元1927年,一个由德国演员布里居·海默(Brigitte Helm)演示、女性人形的机械式人类(德语:Maschinenmensch),第一次在弗里茨·朗执导的德国科幻电影《大都会》(德语:Metropolis)中出现。1942年,科幻作家以撒·艾西莫夫(英语:Isaac Asimov)勾勒出他的机器人学三大法则。1948年,以撒·艾西莫夫提出了模控学原理,成为日后机器人学的基础。直至20世纪中才出现了全自动的机器人。第一个可数位操控及可编程化的机器人:通用机械手(英语:Unimate),于1961年建立,功能为从压铸机中举起高热的金属片并推叠起来。今日商业及工业机器人已被广泛地应用在可以比人工更廉价、或更精确可靠的工作上。机器人也被雇用于肮脏、危险或令人感到乏味的工作。关于机器人的广泛应用还有:制造、组装、封装及包装、运输、地球及太空探索、外科手术、武器、实验研究、保全,以及消费性和工业产品的大量生产。电源目前主要是(铅酸)电池。机器人还可以使用许多不同类型的电池作为电源。它们的范围从安全和保质期相对较长,但比较重的铅酸电池,到容量要小得多,目前昂贵得多的银镉电池。设计一个电池供电的机器人需要考虑到安全性,循环寿命和重量等因素。发电机,经常有一些类型的内燃机,也可以被使用。然而,这样的设计通常是机械复杂,需要的燃料,需要散热,是比较重的。把机器人系绳连接到电源,将从机器人身上完全卸下电源。这具有节约重量和空间的优点是通过把所有发电和存储组件移动其他地方。然而,这样的设计需要把不断的电缆一直连接到机器人,其缺点是难以管理。潜在的动力源可以是:驱动器就像一个机器人的"肌肉",可将储存的能量转化成移动。到目前为止,最常被使用的驱动器为转动轮子或齿轮的电动马达,以及控制在工厂中的工业用机器人的线性驱动器。然而,近期有一些不同型态的先进驱动器,其动力来源可为电力、化学反应、或压缩空气。主要条目:机器感应(英语:Robotic sensing)感应器使得机器人能够接收关于一些环境或内部元件的量测资讯。感测能力是机器人执行任务以及基于任何环境变化来动作以计算适当的反应的基本条件。感测器提供各种不同形式的量测,如给机器人安全警报或故障讯号,以及提供工作执行状况的即时资讯。主要条目:触觉感测器(英语:Tactile sensor)目前的机器手及义肢能接收的体感或触觉资讯远少于人类的手。近期的研究已开发出一个触觉感测阵列,可模仿人类手指的机械特性以及接触感受器 。此感应阵列由装载导电液的合成橡胶皮,环绕在一个硬件核心周围来构成。多个电极装置在硬核的表面并连接至硬件核内部的阻抗量测装置。当人工外皮接触一个物件,电极周遭的电解液路径被变形,因而产生相应于来自此物件外力的阻抗变化。研究学者们期望这样的人工手指的重要功能,将可以调整机器人拿起物件时的握力程度。计算机视觉是让机器可以看见的科技。作为一门学科,计算机视觉关注人造系统背后的从图像中提取信息的理论。图像数据可以采取许多形式,如来自摄像机的影像画面序列和图片。在最实用的计算机视觉应用中,计算机是基于被预先编程的方法来解决特定的任务,但是,基于学习的方法在现在变得越来越普遍。其他常见的机器人感应形式使用激光雷达(LIDAR),雷达和声纳。机器人需要操作物件:拾起、修改、销毁、或是产生其他的效应。当机器人的操作处理器被视为"臂"时,机器末端作用器(英语:Robot end effector)则被视为机器人的"手"。大部分机器人手臂拥有可置换的作用器,每一个作用器可以执行一些范围的工作。一些机器人有固定不可置换的操作处理器,同时也有少数有非常通用性质的操作器,例如人形手臂。机器人学是在许多现代制造环境的重要组成部分。随着工厂增加其机器人的使用,机器人技术相关的工作数量增长并且已经观察到稳步上升。

相关

  • 嘧啶类似物嘧啶类似物(英语:Pyrimidine analogues)是与嘧啶结构上类似的核苷类似物(英语:nucleoside analogue)抗代谢物。嘧啶5-氟尿嘧啶氟尿苷吉西他滨嘧啶类抗代谢物通常通过干扰DNA的合成
  • tRNA转运核糖核酸(Transfer RNA),又称传送核糖核酸、转移核糖核酸,通常简称为tRNA,是一种由76-90个核苷酸所组成的RNA,其3'端可以在氨酰-tRNA合成酶催化之下,接附特定种类的氨基酸。转
  • 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱是带有胆碱头基的磷脂。磷脂酰胆碱是生物膜的主要成分;通过机械加工或己烷萃取等方法可从蛋黄、大豆等来源中提取磷脂酰胆碱。磷脂酰胆碱属于卵磷脂的一种。二棕榈
  • 疥疮疥疮(Scabies),是由疥螨(英语:Sarcoptes scabiei)在人体皮肤表皮层内引起的接触性传染性皮肤病。最常见的症状为严重搔痒和泛红丘疹。偶见患者皮肤上会有疥螨移行的痕迹(英语:burrow
  • 麦角新碱麦角新碱,英文名为Ergometrine ,或者 ergonovine 又或者称为D-麦角酸β-氨基丙醇, 是一类用于引起子宫收缩来治疗阴道产后出血的药物。 它可用于口服,肌肉注射或静脉注射。
  • 阿那克西曼德阿那克西曼德(希腊语:Ἀναξίμανδρος,约前610年-约前546年),米利都人,古希腊哲学家。他是前苏格拉底时期的米利都学派第二代自然哲学家,上承泰勒斯,下启阿那克西美尼。在哲
  • 地米斯托克利特米斯托克力(Θεμιστοκλῆς,Themistocles,前525年-前460年)古希腊杰出的政治家、军事家。雅典人。前490年马拉松战役雅典取得胜利后,来自波斯帝国的威胁暂时解除,地米斯
  • 计算机科学计算机科学(英语:computer science,有时缩写为CS)是系统性研究信息与计算的理论基础以及它们在计算机系统中如何实现(英语:implementation)与应用的实用技术的学科。 它通常被形容
  • FDG氟代脱氧葡萄糖是2-脱氧葡萄糖的氟代衍生物。其完整的化学名称为2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖,通常简称为18F-FDG或FDG。FDG最常用于正电子发射断层扫描(PET)类的医学成像设备:FDG分子
  • 统计调查社会统计调查有时也被称作“社会调查”或“调查研究”,但它与中文里的“社会调查”是有区别的,社会调查泛指针对特定的议题收集相关的社会资料与数据的过程,而统计调查则专指对