超限机器人技术：应用与挑战

机器人是一个多学科、综合性的领域。机器人发展的动力来自两个方面：
　　一是新技术发展的推动，二是新应用的拉动。
　　从这两个方面，推动和拉动了机器人技术的发展。所以我们从新技术的出现和新应用的出现来谈一下机器人的发展。
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　　当机器人最开始出现的时候，机器人和人在同样的环境里进行工作，发展机器人主要的目的是代替人。由于信息技术的发展，从机器人简单地代替人，现在发展到可以扩展人的能力，机器人除了能够干一些人能干不想干的工作以外，还能干一些人干不了工作。比如机器人联网后，我们人可以通过网络控制远处的机器人，就可以做一些人够不着、摸不着的事情，所以信息技术给机器人的提供了新的动力，同时也提供了新的应用。
　　另一方面，纳米和微纳米技术的发展也给机器人提供了新的应用领域。
　　比如在微纳米领域，最具有挑战性的问题就是环境非常小，我们要操作的位置也非常小，是看不见、摸不着的，现在机器人把原来看不见、摸不着的东西变得能看到、能摸着，扩展了人在微小环境里的加工能力。生物技术的发展也给机器人提供了很多新的应用领域，但是生物领域跟传统的制造业不太一样，因为细胞生活在特定的生理条件下，要把机器人技术推广到这个领域，不仅是操作的物质很小，环境也很特别。
　　所以从这三个方面讲，机器人能够扩展人的能力，能够克服距离给人带来的困难，也能克服尺度给人带来的困难，还能够克服环境给人带来的困难，比如生理环境。综合起来，机器人除了简单地代替人以外，还能拓展人的能力，这就是我们所说的超限机器人，超越人的限度，克服距离、尺度和环境给人类带来的困难。
　　下面讲一下这方面我们做的具体工作。
　　信息技术给人的发展带来了什么新的机遇和应用?
　　机器人最重要的应用就是自动化，机器人是自动化的工具。但是要达到自动化的目的，首先要有机器人，同时还要有传感器，这两个东西结合起来才能产生自动化。
　　因为通过传感器可以把物理世界的信息变成数据，通过对数据的分析可以作决策，反过来作用到物理世界上，这就是自动化的过程。
　　现在机器人和传感器变成了一个从信息世界、数据和物理世界中间的交互工具，所以机器人从简单的代替人的工具变成了一个互联网基础设施，这个就是信息技术发展带给机器人的新角色。
　　通过机器人联网，我们可以形成所谓的物联网，机器人通过传感器可以监测环境，同时还可以通过物联网和机器人可以远程使用加工设备进行加工。
　　这样可以把原来距离给人类带来的困难通过机器人技术和网络技术克服了。同时还可以通过网络进行一些医疗的诊断和治疗，通过网络让机器人做一些安全和国防方面的工作。
　　具体开发技术有哪些?
　　我们通过网络和机器人的结合，可以进行远程的感知和操作。这样，网络不仅能够传播信息、数据、声音等多媒体信息，现在通过网络还可以传播动作、感觉，把这些动作、感觉和传统的声音、图像结合起来，就要叫超媒体。
　　这有什么应用呢?
　　首先可以通过互联网支持远程医疗服务，进行乳腺癌的远程诊断。
　　我们知道乳腺癌传统的诊断手段是通过 X 光，但是 X 光诊断只能诊断出 80%左右的肿瘤，由于肿瘤的位置和大小的不一样，有 20%不能通过 X 光诊断，要通过医生用手摸的办法来诊断。这个就跟医生的经验很有关系，在很多边远地区没有这种有经验的医生，我们通过机器人技术和网络技术结合起来，医生可以通过网络进行诊断，机器人不仅可以操作，本身还有传感器，可以把病人身体上的感觉通过网络传到一个远程的地方，通过装置再现出来，这样医生在远程通过装置和机器人就能够感觉到机器人感觉的信息，医生就可以直接对这个病人进行诊断。通过网络和机器人把病人和医生之间的距离拉近了。
　　在制造方面，现在很多工厂都是由于劳动力价格的原因设置在别的国家。
　　比如说美国汽车的座椅是在美国设计的，但是生产可能在墨西哥生产，所以要对座椅的质量进行检测。怎么检测呢?是人摸这个椅子，感觉软硬程度进行打分，判断这个椅子达没达到要求。
　　但是远程的情况下通过机器人技术，机器人带有传感器，通过机器人摸这个椅子，把感觉通过网络传过去，设计人员在远程摸这个装置，跟直接摸这个椅子的感觉是完全一样的，这样能够进行质量控制以及帮助他们进行设计。通过机器人和网络技术就把生产和设计中间的距离缩短了。同时我们还可以用这种技术进行客户定制，比如你现在去买车，每个椅子都是一样，但是如果有这个机器人技术，通过数学模型把感觉再现出来，买车的时候可以一直摸，直到选出合适的，然后根据数据造出一个椅子，满足你的需求。这里主要的观点是通过机器人技术把设计、生产和用户之间的距离缩小了。