作為一種前沿技術(shù)研究領(lǐng)域,納米機器人正在從實驗室走向市場,對此美國密歇根州立大學(xué)電氣及計算機工程系教授、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所席寧指出,以納米機器人為代表的超限機器人技術(shù),將在健康服務(wù)、微觀醫(yī)療、制藥工業(yè)等新領(lǐng)域得以拓展。
機器人應(yīng)用向小微領(lǐng)域擴展
席寧指出,當(dāng)機器人最開始出現(xiàn)的時候,機器人和人在同樣的環(huán)境里進行工作,發(fā)展機器人主要的目的是代替人。由于信息技術(shù)的發(fā)展,從機器人簡單的代替人,現(xiàn)在發(fā)展到可以擴展人的能力,機器人除了能夠干一些人能干不想干的工作以外,還能干一些人干不了工作。比如機器人聯(lián)網(wǎng)后,人可以通過網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)處的機器人,就可以做一些人夠不著、摸不著的事情,所以信息技術(shù)給機器人提供了新的動力,同時也提供了新的應(yīng)用。
另一方面,納米和微納米技術(shù)的發(fā)展也給機器人提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域。比如在微納米領(lǐng)域,最具有挑戰(zhàn)性的問題就是環(huán)境非常小,人類要操作的位置也非常小,現(xiàn)在機器人把原來看不見、摸不著的東西變得能看到、能摸著,擴展了人在微小環(huán)境里的加工能力。而生物技術(shù)的發(fā)展也給機器人提供了很多新的應(yīng)用領(lǐng)域,但是生物領(lǐng)域跟傳統(tǒng)的制造業(yè)不太一樣,因為細(xì)胞生活在特定的生理條件下,要把機器人技術(shù)推廣到這個領(lǐng)域,不僅是操作的物質(zhì)很小,環(huán)境也很特別。
所以從這幾個方面講,機器人能夠擴展人的能力,能夠克服距離給人帶來的困難,也能克服尺度給人帶來的困難,還能夠克服環(huán)境給人帶來的困難,比如生理環(huán)境。綜合起來,機器人除了簡單的代替人以外,還能拓展人的能力,這就是超限機器人,可以超越人的限度,克服距離、尺度和環(huán)境給人類帶來的困難。
信息技術(shù)讓機器人承擔(dān)新角色
機器人最重要的應(yīng)用就是自動化,機器人是自動化的工具。但是要達到自動化的目的,首先要有機器人,同時還要有傳感器,這兩個東西結(jié)合起來才能產(chǎn)生自動化。因為通過傳感器可以把物理世界的信息變成數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)的分析可以作決策,反過來作用到物理世界上,這就是自動化的過程。
現(xiàn)在機器人和傳感器變成了一個從信息世界、數(shù)據(jù)和物理世界中間的交互工具,所以機器人從簡單的代替人的工具變成了一個互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,這個就是信息技術(shù)發(fā)展帶給機器人的新角色。
通過機器人聯(lián)網(wǎng),可以形成所謂的物聯(lián)網(wǎng),機器人通過傳感器可以監(jiān)測環(huán)境,同時還可以通過物聯(lián)網(wǎng)和機器人可以遠(yuǎn)程使用加工設(shè)備進行加工。這樣可以把原來距離給人類帶來的困難通過機器人技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)克服了。同時還可以通過網(wǎng)絡(luò)進行一些醫(yī)療的診斷和治療,通過網(wǎng)絡(luò)讓機器人做一些安全和國防方面的工作。
在開發(fā)技術(shù)方面,現(xiàn)在通過網(wǎng)絡(luò)和機器人的結(jié)合,可以進行遠(yuǎn)程的感知和操作,這樣網(wǎng)絡(luò)不僅能夠傳播信息、數(shù)據(jù)、聲音等多媒體信息,通過網(wǎng)絡(luò)還可以傳播動作、感覺,把這些動作、感覺和傳統(tǒng)的聲音、圖像結(jié)合起來,就要叫超媒體。
微納米技術(shù)改善機器人核心部件
席寧指出,在制造方面,現(xiàn)在很多工廠都是由于勞動力價格的原因設(shè)置在別的國家。比如美國汽車的座椅是在美國設(shè)計的,但是生產(chǎn)可能在墨西哥生產(chǎn),所以要對座椅的質(zhì)量進行檢測。通??梢杂萌酥苯佑|摸就可以感知軟硬程度并進行打分,判斷椅子是否達到要求。但在遠(yuǎn)程的情況下,則可以通過機器人技術(shù),機器人帶有傳感器,通過觸摸把感覺通過網(wǎng)絡(luò)傳過去,設(shè)計人員在遠(yuǎn)程再通過觸摸裝置,便可以達到直接觸摸椅子的感覺完全一樣的感覺,這樣能夠進行質(zhì)量控制以及幫助他們進行設(shè)計。通過機器人和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就把生產(chǎn)和設(shè)計中間的距離縮短了。
同時,人們還可以用這種技術(shù)進行客戶定制,比如去買車,每個椅子都是一樣,但是如果有這個機器人技術(shù),通過數(shù)學(xué)模型把感覺再現(xiàn)出來,買車的時候可以一直摸,直到選出合適的,然后根據(jù)數(shù)據(jù)造出一個椅子,滿足你的需求。正是基于此,機器人技術(shù)把設(shè)計、生產(chǎn)和用戶之間的距離縮小了。
當(dāng)前,微納米技術(shù)給機器人的發(fā)展有什么推動和新的應(yīng)用?席寧指出,微納米技術(shù)的發(fā)展重要的方面是出現(xiàn)了很多新的材料,如納米碳管、石墨烯,把這些材料變成有用的裝置,比如傳感器、電子元器件,其中很重要的過程就是制造過程。