一、什么是遙控機器人
遙控機器人是一(yi)種能夠通過外部控(kong)制與環境(jing)進行移動和交互(hu)的(de)裝置。遙控(kong)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)有(you)許多(duo)不(bu)同的(de)類(lei)型,從簡單的(de)兒(er)童玩具到先進的(de)科(ke)研機(ji)(ji)(ji)器(qi)。遙控(kong)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)不(bu)同于(yu)自主(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren),因為(wei)自主(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)可以在沒有(you)人(ren)控(kong)制的(de)情況下工作(zuo),但前者需要操作(zuo)員提供(gong)命令。
"機(ji)(ji)器(qi)人"一詞(ci)來自捷克語"機(ji)(ji)器(qi)人",意(yi)思是"工(gong)作或(huo)勞(lao)動"。人們數百年(nian)來一直試圖(tu)建造機(ji)(ji)械工(gong)人。例如,意(yi)大(da)利著名發明家達芬奇在15世紀(ji)(ji)就為(wei)機(ji)(ji)械機(ji)(ji)器(qi)人勾畫了(le)草圖(tu)。直到19世紀(ji)(ji)和20世紀(ji)(ji)的技(ji)術(shu)進步,遙控(kong)機(ji)(ji)器(qi)人才成為(wei)可能。
存在多種遠程機器(qi)人(ren)(ren),所有這些都需要連接到操作員。基(ji)本的遙控(kong)機器(qi)人(ren)(ren)使(shi)用物理電纜或電線將移動設備(bei)連接到控(kong)制器(qi)。遙控(kong)玩(wan)具,如兒童汽車(che)和(he)拖拉(la)機,簡單形式的例(li)子。通過電纜連接到計(ji)算(suan)機的工業焊接機器(qi)人(ren)(ren)是一個更高級的例(li)子。
機器不一(yi)定(ding)需要與操作員(yuan)的(de)(de)(de)物(wu)理連(lian)(lian)接。遙(yao)控機器人使用(yong)無(wu)線連(lian)(lian)接代替實際的(de)(de)(de)電纜遙(yao)控機器人的(de)(de)(de)控制(zhi)信號(hao)可(ke)以使用(yong)紅外線、無(wu)線電頻率或超(chao)聲波傳輸。遙(yao)控機器人的(de)(de)(de)第一(yi)個(ge)例子是由尼古拉·特斯拉于1898年(nian)發明的(de)(de)(de),他(ta)制(zhi)造了一(yi)個(ge)由無(wu)線電信號(hao)引導的(de)(de)(de)魚雷。無(wu)人駕(jia)駛飛行器(UAV)等軍事發展是遙(yao)控機器人的(de)(de)(de)現代例子由無(wu)線電控制(zhi)。
無(wu)論采用何種(zhong)控制方法,遠程機器人系(xi)統都有(you)許(xu)多優點,因為遠程機器人能(neng)夠在惡劣或危險(xian)的(de)環境中操作(zuo),這(zhe)將(jiang)使人類處(chu)于(yu)危險(xian)之中。例如,遠程操作(zuo)的(de)水下機器人(ROV)被(bei)水下科學(xue)家用來潛入數千(qian)英尺(chi)的(de)水下高技術的(de)遙控潛水器已經被(bei)用于(yu)探索(suo)諸如泰坦尼克號和(he)俾斯(si)麥號這(zhe)樣的(de)沉(chen)船,這(zhe)些沉(chen)船的(de)深度是(shi)人類潛水員無(wu)法到(dao)達的(de)。遠程機器人還允(yun)許(xu)警(jing)察部門解除炸(zha)彈的(de)武裝,而不(bu)會使人類警(jing)官處(chu)于(yu)危險(xian)之中。
遠程機器人(ren)也是太空探索的(de)(de)(de)(de)一個(ge)主要(yao)部分各(ge)國都使(shi)用被稱(cheng)為"漫游者"的(de)(de)(de)(de)機器人(ren)來(lai)探索包(bao)括(kuo)月(yue)球和(he)火星在內的(de)(de)(de)(de)空間(jian)位置。漫游者通常(chang)使(shi)用射頻信(xin)號(hao)來(lai)接收指令,就像(xiang)一個(ge)簡單的(de)(de)(de)(de)遙控車(che)一樣。然而,由(you)于控制漫游者所涉及的(de)(de)(de)(de)距離,控制信(xin)號(hao)必須非(fei)常(chang)強大,并且可(ke)能(neng)需要(yao)幾分鐘才能(neng)成功到(dao)達遠程機器人(ren)。
二、遙控機器人的應用范圍
遙控機器人最早是(shi)為了適應原子(zi)能科學技術(shu)的(de)(de)(de)需要(yao)而產生并逐步發展起來的(de)(de)(de),迄今已有二十多(duo)年的(de)(de)(de)歷史。不(bu)少國家在(zai)遙控機(ji)器人及(ji)(ji)其有關設備(bei)的(de)(de)(de)研制(zhi)工作(zuo)中(zhong)相繼投入了艱大(da)力(li)量(liang),使(shi)其結構日臻完(wan)善,性能不(bu)斷提高。由(you)于它的(de)(de)(de)主體操(cao)作(zuo)設備(bei)——伺服主從(cong)操(cao)作(zuo)機(ji)具(ju)有不(bu)同(tong)于其它操(cao)作(zuo)機(ji)的(de)(de)(de)優(you)良的(de)(de)(de)雙向力(li)反應特(te)性,所以不(bu)僅被核工業中(zhong)的(de)(de)(de)許多(duo)部(bu)門(men)廣泛(fan)采用,而且應用范圍(wei)已遠遠超(chao)出了核領(ling)域,在(zai)工業、深海、醫學及(ji)(ji)空間技術(shu)等非(fei)核領(ling)域中(zhong),同(tong)樣有著(zhu)廣闊的(de)(de)(de)應用前途。
對于那(nei)(nei)些(xie)操(cao)作(zuo)程(cheng)序可以(yi)(yi)預知(zhi)的(de)或者動作(zuo)簡單(dan)(dan)舊(jiu)長(chang)時間熏復(fu)性(xing)操(cao)作(zuo)任務,使用(yong)程(cheng)序控制的(de)工業機器人更(geng)為適(shi)宜;而對于那(nei)(nei)些(xie)所要求的(de)操(cao)作(zuo)動作(zuo)簡單(dan)(dan),但負載(zai)較為沉重的(de)工作(zuo)對象(xiang),則應(ying)使用(yong)以(yi)(yi)動力操(cao)作(zuo)機為主體(ti)的(de)遠距(ju)離操(cao)作(zuo)設備(bei)(bei)。只有在那(nei)(nei)些(xie)所要求的(de)操(cao)作(zuo)動作(zuo)復(fu)雜(za),而且操(cao)作(zuo)程(cheng)序難(nan)以(yi)(yi)預知(zhi),需(xu)要由(you)操(cao)縱(zong)人員隨時作(zuo)出判斷(duan)和(he)反應(ying)的(de)遠距(ju)離操(cao)作(zuo)任務中,才最適(shi)宜使用(yong)遙控機器人。例如:設備(bei)(bei)的(de)安裝、調整、拆卸、更(geng)換、檢(jian)查(cha)、修理(或修補),深海和(he)宇宙空(kong)間的(de)科學考察以(yi)(yi)及不載(zai)人云載(zai)工具的(de)駕駛等等。