机器人到底是怎么“活”起来的？

    在德国机器人世界杯的“四腿机器人”组决赛中，双方使用的都是索尼公司生产的最新一代“爱宝（AIBO)”机器狗。自从1999年投放市场以来，这种娱乐型机器人已经在全世界销售了数十万个。

    “爱宝”可以理解大约180个声音指令，完成取东西、拍照等动作，甚至在电量即将耗尽之时，它还会自己去找充电器。“爱宝”的面部配备发光屏幕，可以灯光组合来表达自己的情绪。更重要的是，工程师还能根据自己的需要对“爱宝”进行编程，让它完成像足球比赛这样的特殊工作。

    模块：机器人的大脑

    一个机器人一般由多个模块组成。它可能包括用于语音对话、语音控制的“语音模块”；用于显示机器人状态、表达感情（喜、怒、哀、乐）的“灯光表达模块”；用于决策的“控制模块”也就是机器人的大脑；用于感知外界环境的“传感器模块”；为机器人提供能源的“电源模块”；用于行走驱动的“减速电机”；帮助机器人完成各种动作的“驱动模块（伺服电机或称舵机）”；观看世界的“视频模块”；接收指令的“无线通讯模块”、“机械模块”和“控制软件”。

    我们对照来看最新一代的爱宝ERS-7型机器狗，它的语音模块就是头部的微型扬声器和两个微型立体声话筒；灯光表达模块是面部的发光屏；控制模块是工作频率576MHz的64位RISC处理器和64MB存储器；传感器模块包括了温度感应器、红外线测距感应器、加速感应器、震动感应器和压力感应器；电源模块是一个ERA-7B1锂电池，可连续工作约1.5个小时；无线通讯模块使用了IEEE802.11b规格的无线网卡。它全身总共拥有20个活动关节，在减速电机和舵机的操控下活动；视频模块是一个35万像素的CMOS摄像头，爱宝就是利用它观察世界，用色彩视觉来判断足球、目标和其他特征。

    机器人的“感性”和“知性”

    虽然这些模块听起来有些复杂，但我们也可以把它大概地表述为机器人进行感知、思考和行动的三个阶段。

    在感知环境的时候，除了声音传感器，机器人还需要多种传感器才能模拟人类的知觉。它需要使用“编码器”来测量电机的旋转角度和速度；使用“电子罗盘”或“陀螺仪”来感知自己的朝向；利用“全球卫星定位系统GPS”来确定精确的位置。

    对于高速运动的机器人，比如参加美国国防部举办的无人战车挑战赛的无人驾驶车辆，测量障碍物距离并感知周围路面状况变得非常关键。尽管“超声波传感器”和“红外线传感器”性价比很高，但是其探测范围和准确性仍无法满足汽车要求。所有无人战车大多使用“激光测距仪”、“多普勒效应雷达”和“立体摄像机”来识别地形。除此以外，无人驾驶机器人还要使用“惯性测量”和“里程表”的数据来评估车辆的状态。

    对于这些传感器获得的数据，我们可以选择进行独立的或者综合的判断，进而决定下一步的行动。这个判断需要“控制模块”和“控制软件”来完成。可以说，思考过程是机器人的核心，它决定了机器人的智能，它是个刚出生什么也不懂的婴儿，还是蹒跚学步的小孩，是冲动莽撞的年轻人，还是稳重老练的成年人，这都要看它的“大脑”究竟有多复杂。即使它像残疾人一样没有手没有脚，或者没有眼睛或者耳朵，但它却可能拥有很高的“智商”。

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