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换条思路看人工智能机器人——看亦庄机器人马拉松有感

(2025-05-01 15:03:03)
标签:

教育

财经

时评

杂谈

       最近从电视上看了机器人马拉松比赛。从总体看来还是机器人的机器能运动,而从机器人到机械人还需要有一段漫长的路要走。所谓机器人是由庞大的笨重机器运动操作,举手投足都是由复杂的机器零件组合。它与人的骨骼生理运动操纵相距甚远。应该说人类从高智能动物进化至今,是一个大自然最完美的组织设计,它是我们创新研发机械人最完美的参照物。既然我们完成了脑机接口、完成了人类的人工关节骨骼替代品;完成了人工器官(心脏、器官移植);完成了人工血管替代;完成了脊椎神经的移植等等,其实人工除了生命血液大脑神经元的替换外都在进行人工器官的制造或异体移植的尝试。就如修鞋和做鞋一样,我们既然可以绝大部分器官的人工替代,那么距离如法炮制一个机器人的道路还远吗?何必造一个笨拙复杂的机器人呢?
       其实人类的身体构造并不复杂,大致由骨骼、肌肉(脂肪)组织,神经系统、血液循环系统、消化系统、排泄系统,内分泌系统、呼吸系统组成的身体运动系统。即由小脑系统通过神经系统网络指挥。而大脑的神经元是由自主独立思维组成。现在的大脑是由电脑体系完全替代,可以完全独立于操作体系,由电脑发布指令给小脑就可以了。改进的是骨骼架构。机器人的结构体系要要从机器传动转变到骨骼运动上。这就需要将传感及坐标定位的芯片、驱动器放在关节骨骼的轴承或者可控硅的行程开关上。有些甚至运用变速箱程序。
        假如我们设计一架可以运动自由的骷髅机器人,让它像真人一样动起来,它的关节自由度必须灵活。如由电脑驱使(而不是伺服驱动器和传感器)。那么关节的活动是有规律的,朝着一定方位上下活动或左右转动。传动最方便的一定不是机器,而是筋、钢丝有一定伸拉回旋弹力。就像儿童玩具一样。那么只有电脑芯片才可能完成这样轻微精细的操作。提拉运动需要的是肌肉而不是能量马力。如果骨骼运动需要的物理运动。杠杆原理、滑轮原理、轴承转动,其中有许多物理运动的技巧。相比之下机器人使用的机器电机的耗能,而骨骼机器人运动使用的力矩。力矩会采用转换支点中心位置,产生连续的运动。因此骨骼机器人的许多运动都在于力量的支点中心的转移。如跑步,中心的支点是从左脚到右脚的转移;铅球运动员发力支点是从左右脚最后到一个小臂肘到腕的发力。这样作为一个机器人就力不从心了。而一个骨骼机器人可以随时将力量资源集中于支点部分站得稳然后发力。我们需要这样的机器人需要的是他的最后动作,发力到位才会有用。因此复杂笨重的机器人多余的东西都是痈赘。
         骨骼机器人的自由度需要进行有限控制,否则会脱臼,会因用力过猛脱离本体。那么约束骨骼机器人的就是其肌肉外柔性纤维组织以及外蒙皮。把内骨骼包装成一个人型。因为骨骼及其肌肉纤维组织(或有泡沫海绵硅胶等)是制约骨骼运动的自由度尺码。一个骨骼机器人运动需要又连续动作配合,需要一连串由小脑神经系统传递过来的信息。此类都是连锁型,如果大脑输入一连串软件程序,那么每个关节系统都会接到一系列像多米诺骨牌一样的指令。这样就会形成一系列连续的动作。而有限的动作会控制在各个关节运动的尺度上。
       骨骼机器人的小脑神经系统或通过早已输入的软件程序,或是临时指令。如果是程序一定是针对感应实时对象的。也就是具体的视觉、听觉、嗅觉、触觉对象。而且应该十分敏感的。机器人的敏感主要是针对特定的任务方向。如机器人侦察兵,它的程序中必然会输入相应最初特定的动作姿态反映。
        十七世纪哲学家笛卡尔提出了机械唯物论,他是以形而上学理论将人体生理学的医学理论比作一架具有生命的机器。由此将人体心肝脾胃肾等脏器比作机器部件,将维持机器能量运行体系分为几大循环系统。如心血管循环系统、呼吸系统、消化系统、排泄系统、泌尿系统、免疫系统、神经系统。而一旦系统损坏(或被破坏)出现的病症要么就采用抗病毒抗菌药物治疗;要么就采用手术除去部分器官。这就是现代西方医学的基础理论,也是以此发展起来的解刨学、病毒学、细菌学、免疫学、细胞学、神经反应学、病理学的基础理论。这和我国的中医学是大相径庭的。
        如果我们根据笛卡尔的机械唯物论生发下去,去设计仿真人形骨骼机器人时会发现,这其中的血液心血管循环系统和心肺呼吸系统和工业大机器上的液压系统和空气滤清系统以及气动系统十分相似。如果应用在自主机器人上完全可以起到自主发电机的循环体系。当然前提是需要在机器人的骨骼上布设类似血管的液压循环系统,以及像人体经络布局那样的气动循环系统。其次在机器人心脏部位安装一台心脏起搏器(气泵),让液压动脉在周身循环起来,同时在肺部安装个泵促使经络气管呼吸起来。这都属于机械自闭内循环,是由电池原始驱动。而一旦机器人进行剧烈运动自身可以产生气体和液体压差、驱动发电机产生电流补充进蓄电部分。这样机器人不但可以少量消耗电力还可以利用运动气压液压循环产生的压差发电。
       骨骼机器人的液压局部可以布设气囊作为压缩空气或液体的储备,通过分气阀将气囊或是液体储存囊分配储存到一些部位。如胸部肘臂间的“肌肉”组织内,再分配管道到手指肌肉间。所谓的肌肉可以是充气的气囊。当充满气体时它的组织机构是坚硬无比,而充气不足或半气时会塌陷或柔和。液压部分或是牵引部分就像提线木偶一样属于硬性牵引提拉,而气动结构就像皮球一样可以使各个部位质地产生变化。也就是说所谓的肌肉脂肪材料是纤维硅胶和可充气气囊组成。在分气系统中可以起到让每个关节的外蒙皮内产生触感变化。它可以像拳击手一样的坚挺,也可以像护士小姐一样手法轻柔。
       其次我们的骨骼机器人可以通过安装头部上的眼睛、耳朵、鼻子传感器将外界的信息搜集汇总到大脑内,经过综合研判形成对策。而对策再经过信息软件中的选择决定早已输入电脑的程序。电脑程序完全可以将各个关节上的传感器程序指令由数字化编程,按照组织程序发布电脑指令。应该说骨骼机器人每个关节的运动度都是有限定的。要么三个到四个要么旋转度180度90度60度等。这些传感器驱动器都可以做到。人体改变某些动作不过是改变骨骼关节的某些代码便是。一般连续动作都是连锁型的。一环套一环环环相扣。所以运动节奏时间是掌控骨骼机器人动作的关键。而现在的机器人永远达不到骨骼机器人这样的灵巧敏捷。因为笨重的身体部件就是对动作就是相互的掣肘。而同样的复杂的算力不如早已计算好的动作程序数字代码。调整动作不过是调整关节组织的数字代码而已。
        再其次如果我们的人形具身机器人肢体就像电动汽车的四轮一样,我们的行动完全可以采用智能化自动驾驶模式。(如果是一群机器人行动)。机器人的视觉、听觉、嗅觉等感觉对外界是感应性的,那么机器人的决策应该是本能的动作(程序化的)。根据巴普洛夫神经学理论一般动物反映有四大类:条件反射、生物本能、重复学习和简单判断。骨骼机器人的条件反射可以是输入一般的应对程序;生物本能可能是自我保护意识(及防护动作)重复学习现在电脑的深入学习系统都有;简单判断即一般的对错若干常规程序。这样我们的机器人完全可以像汽车一样采取智能化走路动作。一般的条件反射和本能的自我保护;通过重复学习记忆储备更多的应对方案。
        总之,我提出的仅仅属于科学幻想之类,应该说如此设计综合成本一定低不了。并且需要各个液压气动控制系统以及传感器系统综合设计。而且组装进一个具身机器人身体中。而且还需要具备人体生理学的知识体系。但是如果这是一个可以批量生产的大规模组装的机器人,它就完全可以作为各种特异机器人使用。此类机器人既可以用于医学学院的教学模型,也可以应用于家庭保姆的伺服机器人。它可以根据病人的要求使手指皮肤有力或是温柔,可以是轻抱轻放(调节关节气压和肘肩膀气压),调节动作幅度。它更可以是大力士。也可以成为佩戴专业工具的机械手指指尖。它可以用耐火材料制作冲进燃烧的火场,也可以冲进激流变身成为抢救落水人员机械船只。如果此类机器人就像汽车地盘一样的基础设施。那么距离零部件综合生产,集成组装、批量生产的目标一定不远了。实话说,我只是纸上谈兵,具体实践还需要设计人员工程师们根据实际情况研制。好在在中国机器人的产业链正在蓬勃兴起,这仅是条思路,只有依靠中国人的集体智慧才能结出累累硕果。

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