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Robot 之往事

機械人發展踏入成長期

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由1961年開始,不少工業大國開始引進工業用機械臂,提升了機械人的實用性。另一方面,工程師開始對人工智能(AI)進行研究,同時為提高產業機械人的工作效能,開始研製實驗性質的人工智能機械人。概括來說,由60年代開始機械人的發展踏入成長期。

 

 

 

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控制論

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不 知道各位有沒有以下經驗:當雙眼被遮蓋著的時候,即使杯子只是距離你兩尺遠,但你就是觸不到它。表面上這是理所當然,但其實這個經驗反映了人類運動的機 制。以伸手去拿杯子為例,大腦首先會藉著眼睛所接收到的映像,判斷手掌跟杯子的距離,然後大腦會送出指示,要將手向著杯子的所在位置移動,與此同時眼睛繼 續觀察手掌跟杯子的距離。直到當手掌觸碰到杯子,和眼睛看見這個景象的時候,腦部便停止傳送指示,手部亦因此停止活動。整個活動可以簡化為下面的流程圖。

以 上的例子讓我們看到,當大腦明白現在的目標是拿杯子的時候,它便藉著從感覺器官(眼睛、皮膚)所收集得來的資訊(杯子的位置、手掌是否有拿著東西等等), 決定下一步行動,而毋須再依靠額外的指令,亦懂得自行完成任務。在科學及工程學上,這種機制稱為「反饋」(Feedback)。明顯地,如果要製造一只能 夠完成以上工作的機械臂,那就要在機械臂引用「反饋」機制。從宏觀的角度來看,「反饋」是屬於一門稱為「控制學」(Control theory)的學說。

 

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默默耕耘的五十年代

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自工業革命後科技進步神速,加上適逢戰爭結束,不論是軍方或民間都較戰 前投入機械人的研發。雖然在二十世紀五十年代沒有太多機械人完成品,但不少現今普遍使用的科技如電腦輔助製造系統、專家系統、機械臂等都在這個時期面世。 因此,五十年代是機械人發展的起步階段,是各方人士不斷作出嘗試與改進的階段。

 

 

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真空管的出現

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上期所介紹的ENIAC電子計算機使用了18800個真空管(Vacuum Tube,又名電子管),導致它的體積十分龐大,可見用真空管構成的機器是何等笨重。不過話雖如此,真空管對機械人、甚至整個人類文明的發展有著舉足輕重 的影響。畢竟沒有真空管,電子計算機的概念便不能實現。為此今期筆者會回顧有關真空管的發展歷程。

 

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工業機械人的成長歷程

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機械人的歷史並不算長,於1954年德沃爾(George Devol)提出了工業機械人的概念,並申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機械人的關節,利用人手對機械人進行動作示教,機械人會將其工作程序 存儲下來和可日後再現。這就是所謂的示教再現機械人,直到現有許多機械人都仍採用這種控制方式。

 

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