遙控機器人

1948年美國阿貢實驗室製造用於原子堆的M一1型機械式主從操作手可以說是現代機器人的前輩．人們要在人難以接近的環境下工作，除了藉助一些設備以外，比較徹底的辦法就是使用機器人．隨著電子技術、計算機技術、機械學、材料學、感測器技術等學科的飛躍發展，機器人技術逐步進入更廣泛的實用化．後來居上的工業機器人成功的應用，推動了危險、惡劣、有害環境下作業的遙控機器人的發展．80年代開始，人們普遍認識到為改善高溫、有毒、粉塵、噪音、易爆等環境所付出的費用日益昂貴，在這些環境工作的勞動力已面臨危機，而如深水、深地層、外層空間、強放射、高真空等新的生產和作業領域，人類更是力不從心，甚至是一籌莫展．即使像人類已長期為之奮鬥了千百年的搶險、救災、防爆、防衛、偵察等領域也沒找到一個普遍滿意的方法．機器人的出現，為人們解決這些問題提供了希望和現實．一些大膽的機器人專家預測，到1995年，這類非製造產業的機器人的產值將超過當時工業機器人的總產值，達到80億～100億美元．從80年代開始的各國高技術發展計劃中，幾乎都把危險、惡劣、有害環境下使用的智能機器人列入重要研究內容之一，都在努力爭取21世紀初形成這種具有高社會效益及高經濟效益的特種機器人產業．

遙控機器人系統從表面上看是比較簡單的：用一台以攝像機作為眼睛、傳聲器作為耳朵的機器人把信息傳送給戴有立體顯示器和耳機的操作員。機器人所看到、聽到的一切信息都傳送到操縱台。如果在機器人的手指部分裝上感測器，那麼它還能把觸覺反饋傳送給操作員。

操作員可以用幾種方法去控制機器人，例如，用頭的位置和方向跟蹤器可以控制機器人的視線方向；戴上數據手套就可以控制機器人的手，讓機器人執行“分析這個部件”或“打開弔艙門”等命令。這樣，當聽覺、視覺和觸覺信息在人和機器人之間不斷傳輸時，操縱員會有一種。身臨其境”的感覺。當然，這種感覺類似於體驗一個虛擬的環境，但在許多方面卻更使人信服一些。

為什麼遙現表現得更使人信服呢？或許最好的例子是聲音和視覺顯示。從攝像機反饋的圖像比大多數虛擬現實系統產生的計算機圖形的真實感要高得多。與此類似，從安裝在機器人頭部的聲音接受器所得到的立體聲較之由計算機合成的聲音更加逼真。兩者都可以模擬遠處的環境，但遙現技術使人真正覺得彷彿在現場一樣。

遙控機器人系統的關鍵特徵是可移動性。遙遠的機械裝置必須能在工作現場之內或它的周圍移動。最早的遙控機器人系統出現在40年代。當初，機器人是一個巨大的臂，可讓科學家安全地處理放射性物質。操作員不是使用電視顯示器，而是透過一堵厚玻璃隔板去觀察被控制的機器人手臂的運動。那時，遙控系統是靠機械裝置來控制的．如連桿、纜索等。現在使用電子方式，通過無線電波或光纖導線等去進行控制。雖然操縱桿是控制運動的通用方法，但是，在某些情況下用手勢或語音控制會更方便些。

遙控機器人最早是為了適應原子能科學技術的需要而產生並逐步發展起來的，迄今已有二十多年的歷史。不少國家在遙控機器人及其有關設備的研製工作中相繼投入了艱大力量，使其結構日臻完善，性能不斷提高。由於它的主體操作設備——伺服主從操作機具有不同於其它操作機的優良的雙向力反應特性，所以不僅被核工業中的許多部門廣泛採用，而且應用範圍已遠遠超出了核領域，在工業、深海、醫學及空間技術等非核領域中，同樣有著廣闊的應用前途。

對於那些操作程序可以預知的或者動作簡單舊長時間熏復性操作任務，使用程序控制的工業機器人更為適宜；而對於那些所要求的操作動作簡單，但負載較為沉重的工作對象，則應使用以動力操作機為主體的遠距離操作設備。只有在那些所要求的操作動作複雜，而且操作程序難以預知，需要由操縱人員隨時作出判斷和反應的遠距離操作任務中，才最適宜使用遙控機器人。例如：設備的安裝、調整、拆卸、更換、檢查、修理(或修補)，深海和宇宙空間的科學考察以及不載人云載工具的駕駛等等。