機(jī)器人已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè),并且從事著各種各樣的工作。機(jī)器人是高級整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的綜合產(chǎn)物。尤其在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中都具有十分重要用途。
世界上對于機(jī)器人的概念漸趨一致。比如聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義:“一種可編程和多功能的,用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī);或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”
縱觀世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢及戰(zhàn)略,全球大力發(fā)展機(jī)器人技術(shù)是應(yīng)對經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的重要需求,也是智能社會發(fā)展的大勢所趨:比如中國制定了中國制造2025、美國再工業(yè)化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略、歐盟“火花”計(jì)劃、德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略、日本機(jī)器人新戰(zhàn)略、韓國機(jī)器人強(qiáng)國戰(zhàn)略等,未來機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用已成為創(chuàng)新發(fā)展的必爭之地。值得一提的是,早在2013年,國際著名智庫麥肯錫全球研究所發(fā)布了《引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)變革的顛覆性技術(shù)》報(bào)告,將先進(jìn)機(jī)器人列入其預(yù)測的12項(xiàng)顛覆性技術(shù)中。
機(jī)器人技術(shù)的研究和應(yīng)用已從工業(yè)領(lǐng)域快速擴(kuò)張到航空航天、國防安全、國家安全、醫(yī)療康復(fù)等其他領(lǐng)域,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在未來戰(zhàn)略性地位越來越突顯。目前全球機(jī)器人十大機(jī)器人公司戰(zhàn)略性地位已經(jīng)形成,比如:
全球十大機(jī)器人公司
1、 發(fā)那科(FANUC)(日本)
2、 庫卡(KUKA)(德國)
3、 那智不二越(日本)
4、 新松機(jī)器人(中國)
5、川崎機(jī)器人(日本)
6、ABB機(jī)器人(瑞士)
7、史陶比爾(瑞士)
8、 愛普生機(jī)器人(機(jī)械手,日本)
9、 安川(Yaskawa)(日本)
10、柯馬機(jī)器人(意大利)
下面的這些世界各國的科學(xué)家是機(jī)器人領(lǐng)域的開創(chuàng)者,也是機(jī)器人技術(shù)商業(yè)應(yīng)用的重要實(shí)踐者。
一、約瑟夫·恩格爾伯格——機(jī)器人之父(美國)
約瑟夫·恩格爾伯格(1925年-2015年),是全球最著名的機(jī)器人專家之一,他出生在美國紐約,先后獲得哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)學(xué)士和電子工程碩士學(xué)位,美國工程院院士。
1956年,恩格爾伯格在一次聚會上遇到了工程師/發(fā)明家喬治·德沃爾。 兩個(gè)人開始討論艾薩克·阿西莫夫的機(jī)器人哲學(xué)。
1957年,恩格爾伯格成立世界上第一家機(jī)器人公司Unimation,1959年,全球第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人尤尼梅特誕生,這個(gè)機(jī)器人重達(dá)2噸,但卻擁有1/10000英寸精確度的機(jī)械手臂。到了1959年,機(jī)器人尤尼梅特第一次出現(xiàn)在通用汽車公司的生產(chǎn)線上。
恩格爾伯格和喬治·德沃爾發(fā)明的世界上第一臺真正意義上的機(jī)器人,徹底改造了現(xiàn)代制造業(yè),由于恩格爾伯格對機(jī)器人領(lǐng)域的巨大貢獻(xiàn),被后人稱為“機(jī)器人之父”。
人物歷史:約瑟夫·恩格爾伯格,1925年出生于紐約布魯克林的一個(gè)德國移民家庭。作為一個(gè)技術(shù)與科幻的愛好者,它曾經(jīng)在17歲參軍的青年人先是在哥倫比亞大學(xué)攻讀物理,然后又用了三年時(shí)間獲得了該校的機(jī)械工程碩士學(xué)位。
1956年,恩格爾伯格曾經(jīng)買下了喬治·德沃爾的“程序化部件傳送設(shè)備”專利。1957年,天使投資300萬美元資金到位,他們創(chuàng)立了萬能自動公司Unimation,成為了世界第一家機(jī)器人公司。1959年,重達(dá)2噸、但卻有著1/10000英寸精確度的龐然大物橫空出世,這就是世界上第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人尤尼梅特。因此,他們對創(chuàng)建機(jī)器人工業(yè)方面作出了十分杰出的貢獻(xiàn)。
1983年,恩格爾伯格和他的同事將Unimation公司賣給了全球領(lǐng)先的核電技術(shù)服務(wù)提供商和環(huán)保服務(wù)巨頭西屋公司,并創(chuàng)建了TRC公司,開始研制服務(wù)機(jī)器人。1988年,恩格爾伯格的新公司開始銷售護(hù)士助手(Helpmate)醫(yī)療機(jī)器人。他們依靠大量的傳感器,使得護(hù)士助手能夠在醫(yī)院自由行動,協(xié)助護(hù)士提供送飯、送藥和送信等服務(wù),真可謂是《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中“大白”的鼻祖。到了90年代,這家服務(wù)機(jī)器人公司被收購。
1966年,在最熱門的晚間談話節(jié)目把Unimation機(jī)器人請上了電視,并讓機(jī)器人面對著全國300萬觀眾,又是發(fā)高爾夫球、又是倒啤酒、且揮舞指揮棒,甚至還拉手風(fēng)琴。從此,恩格爾伯格在全球一舉成名。
在之后的二十年里,Unimation與日本著名的川崎重工等合作,將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)推廣到全世界。由于日本勞動力匱乏,極力發(fā)展機(jī)器人新技術(shù),因此,日本在工業(yè)機(jī)器人方面遙遙領(lǐng)先。在之后的時(shí)間里,全球汽車公司更愿意使用電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人而不是液壓驅(qū)動,而恩格爾伯格卻一直堅(jiān)持液壓驅(qū)動。由于客戶的流失,在1982年,Unimation被迫以1.07億美元賣給了西屋電氣公司。之后不久,恩格爾伯格退出公司。
1992年他被星期日泰晤士報(bào)評為“20世紀(jì)1000位創(chuàng)造者”之一。
1997年,恩格爾伯格獲得“日本國際獎(jiǎng)”(Japan Prize),表彰他對日本做出的貢獻(xiàn)。
后來,恩格爾伯格一直致力于推廣機(jī)器人在照顧老年人、殘疾人等方面的應(yīng)用。恩格爾伯格在2015.12.01去世,享年90歲。
恩格爾伯格認(rèn)為,服務(wù)機(jī)器人與人們生活密切相關(guān),服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用將不斷改善人們的生活質(zhì)量,這也正是人們所追求的目標(biāo)。一旦服務(wù)機(jī)器人像其它機(jī)電產(chǎn)品一樣被人們所接受,走進(jìn)千家萬戶,其市場將不可限量。恩格爾伯格對于機(jī)器人行業(yè)的貢獻(xiàn)有目共睹,正如機(jī)器人行業(yè)協(xié)會在悼詞中所言:“因?yàn)樗?,機(jī)器人成了一個(gè)全球性產(chǎn)業(yè)?!比毡救擞绕鋵λ拇婢匆猓⒃?997年就給他頒發(fā)“日本國際獎(jiǎng)”,以表彰他對日本的影響與貢獻(xiàn)。
二、喬治·德沃爾—全球首臺可編程工業(yè)機(jī)器人發(fā)明者(美國)
喬治·德沃爾(1912年-2011年),出生在美國肯塔基州的路易斯維爾,他是一名依靠自學(xué)成才的發(fā)明家。上世紀(jì)50年代,德沃爾從事電機(jī)工程和機(jī)器控制器的工作,他設(shè)計(jì)出了能夠按照程序重復(fù)“抓”和“舉”等精細(xì)工作的機(jī)械手臂。
1954年德沃爾正式向美國政府提出專利申請:是一種用于工業(yè)生產(chǎn)的“重復(fù)性作用的機(jī)器人”。后來,在一次雞尾酒會上,他遇到“機(jī)器人之父”約瑟夫·恩格爾伯格,并與機(jī)器人之父—恩格爾伯格密切合作,成立世界上第一家機(jī)器人公司Unimation。
1912年2月20日,喬治·查爾斯·德沃爾出生在美國肯塔基州的路易斯維爾。他很早之前就是一名極具動手能力的學(xué)生,高中時(shí)就學(xué)習(xí)了力學(xué)和電子學(xué),但此后他卻沒有就讀過大學(xué)。1920年代,他進(jìn)入電子公司工作,1930年代初,他創(chuàng)辦了一家小公司,為電影研發(fā)錄音技術(shù)。由于早期的經(jīng)歷沒有讓他有太多收獲,因此,德沃爾開始轉(zhuǎn)向制作自動開門裝置及機(jī)械控制裝置。
1940年代,德沃爾發(fā)明了用于烹飪和販賣熱狗的機(jī)器,這也是微波爐技術(shù)早期的應(yīng)用。 喬治·德沃爾從科幻小說中獲取靈感,發(fā)明了機(jī)械手臂,這一革命性的機(jī)械手臂是今天全球廣泛運(yùn)用的機(jī)器人的雛形,大多見于汽車和其他工業(yè)裝配生產(chǎn)線。2011年8月11日,喬治·德沃爾在位于康涅狄格州威爾頓的家中去世,享年99歲
50年代,在工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)之前,德沃爾剛開始從事電機(jī)工程和機(jī)器控制器的工作,他設(shè)計(jì)了能按照程序重復(fù)"抓"和"舉"等精細(xì)工作的機(jī)械手臂。1954年是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。同年,德沃爾正式向美國政府提出專利申請,要求生產(chǎn)一種用于工業(yè)生產(chǎn)的"重復(fù)性作用的機(jī)器人"。他在一次雞尾酒會上,他與當(dāng)時(shí)的工程師約瑟夫·恩格爾伯格因彼此迷戀的科幻小說家相談甚歡,他還乘興向?qū)Ψ浇忉屃俗约旱陌l(fā)明概念。德沃爾將這個(gè)概念命名為"通用自動化",這個(gè)專利在1961年通過。之后,恩格爾伯格在康涅狄格州丹伯里市成立美國聯(lián)合控制公司,將德沃爾的發(fā)明投入到實(shí)際應(yīng)用,生產(chǎn)能夠取代人力勞動的機(jī)器人,這是世界上第一家機(jī)器人生產(chǎn)公司。
1961年,美國通用公司將德沃爾發(fā)明的第一代機(jī)械手臂應(yīng)用在自己旗下一家工廠的組裝流水線上,該裝置主要用于從模具中提取滾燙的金屬部件。后來,美國克萊斯勒公司和福特公司也開始迅速跟進(jìn)使用機(jī)械手臂。1966年,機(jī)械手臂又被設(shè)計(jì)于更多領(lǐng)域的應(yīng)用,代替焊接、噴繪、黏合等有害工種。尤其在日本等勞動力緊缺的國家,對美國聯(lián)合控制公司生產(chǎn)的自動和遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人的使用很多,機(jī)器人在日本主要用于工業(yè)和服務(wù)業(yè)等。
1983年,德沃爾提出機(jī)器人應(yīng)當(dāng)"通過計(jì)算機(jī)接收、使用信息,并能向計(jì)算機(jī)傳達(dá)信息"。他認(rèn)為,機(jī)器人的進(jìn)化應(yīng)成為全球范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),允許機(jī)器人之間直接進(jìn)行交流和合作。
2002年,《大眾力學(xué)》雜志將美國聯(lián)合控制公司列為"近50年的50大發(fā)明"之一。至今為止,世界上最早的機(jī)械手臂模型還陳列在華盛頓的史密斯蘇尼亞博物館。德沃爾被列入了"美國發(fā)明家名人堂",特別是對他的入選說明是:"喬治·德沃爾發(fā)明了第一代數(shù)字程序控制機(jī)械手臂,奠定了當(dāng)代的機(jī)器人工業(yè)。" 他的合作伙伴恩格爾伯格也成為公司所生產(chǎn)的機(jī)器人的代言人,1966年,他也出現(xiàn)在著名脫口秀節(jié)目《今夜》上,讓機(jī)器人演示推桿進(jìn)球、指揮樂隊(duì)、打開并倒出一聽啤酒等動作。
德沃爾觀點(diǎn)認(rèn)為,新技術(shù)應(yīng)當(dāng)是簡單且實(shí)用的,"我們必須承認(rèn)一個(gè)事實(shí),簡陋的系統(tǒng)足以完成任務(wù),那些看似高級的性能是不錯(cuò),但大多都是不必要的?!?/p>
三、馬文·明斯基—人工智能之父(美國)
馬文·明斯基(1927年-2016年),出生在美國紐約,他在哈佛大學(xué)主修物理學(xué),選修電氣工程、數(shù)學(xué)、遺傳學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科,并于1950年進(jìn)入普林斯頓大學(xué)攻讀數(shù)學(xué)博士學(xué)位,他曾經(jīng)建立了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器。后來,他成為哈佛大學(xué)的助理研究員,并發(fā)明了激光共聚焦掃描顯微鏡。
1958年,馬文·明斯基進(jìn)入麻省理工學(xué)院,不久,他與約翰·麥卡錫(被稱為人工智能先驅(qū),LISP語言之父,圖靈獎(jiǎng)獲得者)共同建立了世界上第一個(gè)人工智能實(shí)驗(yàn)室—MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室。在此期間,明斯基自己設(shè)計(jì)和建造了一個(gè)帶有掃描儀和觸覺傳感器的14度自由機(jī)械手,能夠像人一樣搭積木。
明斯基,1927年8月9日生于紐約市。他的父親是一名眼科醫(yī)生,又是一位藝術(shù)家。他的母親則是一個(gè)活躍的猶太復(fù)國主義者(巧合的是:麥卡錫的母親是來自立陶宛的猶太人,是一個(gè)活躍的女權(quán)主義者)。在小學(xué)和中學(xué),明斯基上的都是私立學(xué)校,他對電子學(xué)和化學(xué)表現(xiàn)出興趣。1945年高中畢業(yè)后明斯基應(yīng)征入伍。1946年他進(jìn)入哈佛大學(xué)主修物理,但他選修的課程相當(dāng)廣泛,從電氣工程,數(shù)學(xué),到遺傳學(xué)等涉及多個(gè)學(xué)科專業(yè),有一段時(shí)間他還在心理學(xué)系參加過課題研究。1950年畢業(yè),進(jìn)入普林斯頓大學(xué)研究生院深造。
主要成就:
1)他提出了關(guān)于思維的基本理論:二次世界大戰(zhàn)以前,人工智能之父圖靈正是在這里開始研究機(jī)器是否可以思考這個(gè)問題的,明斯基也在這里開始研究同一問題。1951年,他提出了關(guān)于思維如何萌發(fā)并形成的一些基本理論,并建造了一臺學(xué)習(xí)機(jī),名為Snare。Snare,這是世界上第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器。Snare雖然還比較粗糙和不夠靈活,畢竟是人工智能研究中最早的嘗試之一。
2)他組織并發(fā)起人工智能會:在他留校工作3年,他與麥卡錫、香農(nóng)等人一起發(fā)起并組織了成為人工智能起點(diǎn)的"達(dá)特茅斯會議",在這個(gè)具有歷史意義的會議上,明斯基的Snare,麥卡錫的α-β搜索法,以及西蒙和紐厄爾的"邏輯理論家"(10sicTheorist)是會議的三大亮點(diǎn)。1958年,明斯基從哈佛轉(zhuǎn)至MIT,同時(shí),麥卡錫也由達(dá)特茅斯來到MIT與他會合,他們在這里共同創(chuàng)建了世界上第一個(gè)人工智能實(shí)驗(yàn)室。
明斯基在人工智能方面的貢獻(xiàn)是多方面的:比如1975年他首創(chuàng)框架理論(frame theory)??蚣芾碚摰暮诵氖且钥蚣苓@種形式來表示知識??蚣艿捻攲邮枪潭ǖ?,表示固定的概念、對象或事件。
比如明斯基還把人工智能技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來,開發(fā)出了世界上最早的能夠模擬人活動的機(jī)器人Robot C,讓機(jī)器人技術(shù)躍上了一個(gè)新臺階。明斯基的另一個(gè)大舉措是創(chuàng)建了著名的"思維機(jī)公司"(Thinking Machines,Inc.),開發(fā)具有智能的計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)80年代中期思維機(jī)公司開始推出著名的"連接機(jī)"(Connection Machine)系列CM-1,CM-2和CM-5,把大量簡單地存儲一處理單元連接成一個(gè)多維結(jié)構(gòu),在宏觀上構(gòu)成大容量的智能存儲器,再通過常規(guī)計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制、I/O和用戶接口功能,能有效地用于智能信息處理。
明斯基也是"虛擬現(xiàn)實(shí)"(virtual reality)的倡導(dǎo)者,雖然VR這個(gè)名詞與概念是20世紀(jì)90年代才出現(xiàn)與明朗起來的。明斯基作為人工智能的倡導(dǎo)者之一,是堅(jiān)信人的思維過程可以用機(jī)器去模擬,機(jī)器也可以有智能的。他的一句流傳頗廣的話就是:"大腦無非是肉做的機(jī)器而已"。
明斯基是美國科學(xué)院和美國工程院院士。他曾出任美國人工智能學(xué)會AAAI的第三任主席(1981-1982)。除了獲得圖靈獎(jiǎng)外,1989年他還獲得MIT所授予的Killian獎(jiǎng)。1990年他獲得日本政府所設(shè)立的"日本獎(jiǎng)"。
四、Victor Scheinman—全球第一臺由電動計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人手臂(美國)
Victor Scheinman(1942年-2016年),出生在美國喬治亞州奧古斯塔,在高中時(shí),Scheinman就設(shè)計(jì)了一個(gè)語音控制打字機(jī)。
1969年,在斯坦福大學(xué),Scheinman發(fā)明了世界上第一臺由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人手臂——斯坦福機(jī)械臂,它是一種全電動6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人,能夠在計(jì)算機(jī)控制下精確地跟蹤空間中的任意路徑,并將機(jī)器人的潛在用途擴(kuò)展到更復(fù)雜的應(yīng)用,比如裝配和電弧焊接,成為機(jī)器人領(lǐng)域的一大突破。
時(shí)至今日,在斯坦福上Oussama Khatib教授的機(jī)器人學(xué)入門基礎(chǔ)課,仍然可以看到教授推著它的仿制品、藍(lán)色的Blue arm到課堂上給學(xué)生們演示。原來的機(jī)械臂則擺在計(jì)算機(jī)系Gates Building的櫥窗里。
機(jī)械臂特定的(RRPRRR, R指旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),P指平移關(guān)節(jié),這里表示這臺機(jī)械臂從基座到末端共有六個(gè)關(guān)節(jié),按順序?yàn)樾D(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)-平移-旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn))六軸設(shè)計(jì)簡化了軌跡控制時(shí)需要做的數(shù)學(xué)運(yùn)算,是全球第一臺專門為計(jì)算機(jī)控制而設(shè)計(jì)的機(jī)械臂。由于機(jī)械設(shè)計(jì)可靠、易于維護(hù),它為斯坦福人工智能實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)機(jī)器人研究貢獻(xiàn)了20年。
Scheinman還為麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)了MIT arm,并將它賣給了Unimation公司,1978年,一款著名的機(jī)器人PUMA誕生。PUMA這個(gè)名字跟運(yùn)動產(chǎn)品的彪馬沒有關(guān)系,它是 Programmable Universal Machine for Assembly(可編程通用裝配機(jī)器)的縮寫。RRRRRR的六軸設(shè)計(jì),讓它能夠靈活地完成各種產(chǎn)品裝配。另外,PUMA可能也是被應(yīng)用于大學(xué)教學(xué)最多的機(jī)器人,這個(gè)機(jī)器人還被用在斯坦福機(jī)器人學(xué)的實(shí)驗(yàn)課上。
五、加藤一郎——全球仿人機(jī)器人之父(日本)
日本早稻田大學(xué)是日本研究機(jī)器人較早的大學(xué)之一,特別是加藤一郎教授創(chuàng)立的加藤實(shí)驗(yàn)室。1967年,實(shí)驗(yàn)室啟動了極具影響力的WABOT項(xiàng)目。1972年,世界上第一個(gè)全尺寸人形“智能”機(jī)器人—WABOT-1誕生。
該機(jī)器人身高約2米,重160公斤,包括肢體控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)和對話系統(tǒng),有兩只手、兩條腿,胸部裝有兩個(gè)攝像頭,全身共有26個(gè)關(guān)節(jié),手部還裝有觸覺傳感器。
加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人,被譽(yù)為“世界仿人機(jī)器人之父”。
WABOT-1,是以早稻田大學(xué)(Waseda University)名稱命名,機(jī)器人搭載著機(jī)械手腳、人工視覺、聽覺裝置,并且擁有擬人化的外型,與現(xiàn)代人形。
值得一提的是,WABOT-1 可以透過嘴巴進(jìn)行簡單日語對話,并且憑借耳朵、眼睛測量距離和方向,再依靠雙腳行走前進(jìn),而兩手也具有觸覺,可以搬運(yùn)物體行動。據(jù)悉,WABOT-1 行動能力約與一歲半的嬰兒幾乎差不多。
盡管行走一步需要45 秒,步伐也只有10 公分左右,尤其身形巨大顯得相當(dāng)笨重,但在當(dāng)時(shí)這個(gè)技術(shù),已震驚了全世界。
曾擔(dān)任加藤一郎研究室助手的早稻田大學(xué)教授菅野重樹于《中國新聞周刊》中表示,盡管日本相比美國機(jī)器人起步較晚,但機(jī)器人研發(fā)能如此快速發(fā)展,得益于二戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和新技術(shù)進(jìn)步提供的支撐。
實(shí)際上,加藤一郎將整個(gè)后半生全部奉獻(xiàn)給了人形機(jī)器人,他原來從事醫(yī)學(xué)工程研究,一直將對人體的探索應(yīng)用到機(jī)器人的研發(fā)。1964 年開始人工下肢研究,成為早稻田大學(xué)人形機(jī)器人的起點(diǎn)。5 年后,他開發(fā)了全球第一個(gè)雙足機(jī)器人。加藤一郎也被稱——人形機(jī)器人之父,并于1970 年啟動WABOT 人型機(jī)器人計(jì)劃。
WABOT-1 研發(fā)成功后,由于日本汽車和電子制造業(yè)的崛起,工業(yè)機(jī)器人在日本開始迅速普及,并且迎來了日本機(jī)器人元年─1980 年。不同于泛用型的WABOT-1, 加藤一郎研究室于1984 年再次研發(fā)了擅長藝術(shù)表演的WABOT-2。
WABOT-2 擁有與日本人進(jìn)行自然對話的能力,還能用眼睛看樂譜,用手腳靈活地演奏電子琴,具有演奏中級難度音樂的能力。另外,它還能夠識別歌聲,自動進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,或在此基礎(chǔ)上根據(jù)人的歌聲進(jìn)行伴奏,機(jī)器人的實(shí)力驚人。加藤一郎于1994 年逝世,他利用機(jī)器人向全球展現(xiàn)日本二戰(zhàn)后過的技術(shù)發(fā)展,他之前認(rèn)為,人類在21 世紀(jì)將迎來機(jī)器人和改造人的時(shí)代。
六、金出武雄——全球第一臺直接驅(qū)動機(jī)器人手臂(日本)
Takeo Kanade,1945年出生于日本兵庫縣,是世界上最重要的計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器人專家和研究人員之一。1974年,他從日本京都大學(xué)獲得電子工程博士學(xué)位,并于1980年加入卡內(nèi)基梅隆大學(xué)。
1981年,Takeo Kanade設(shè)計(jì)開發(fā)出世界上第一個(gè)直接驅(qū)動機(jī)器人手臂,包含機(jī)器人組件內(nèi)的所有電機(jī),從而消除了長傳動。
Takeo是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)器人學(xué)教授,并且擁有大約300篇同行評審的學(xué)術(shù)出版物和20項(xiàng)專利。在他整個(gè)職業(yè)生涯中,他還獲得了很多獎(jiǎng)項(xiàng)和榮譽(yù),其中包括2016年的信息科學(xué)京都獎(jiǎng)。
金出武雄生于1945年。1974年修完東京大學(xué)電子工學(xué)博士課程,取得工學(xué)博士學(xué)位。留校擔(dān)任助理教授后,1980年赴美擔(dān)任卡耐基·梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所高級研究員。在該研究所擔(dān)任過準(zhǔn)教授、教授,并于1992年到2001年期間升任所長。2006年成立生活質(zhì)量工程研究中心并擔(dān)任中心主任。2001年在日本成立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所數(shù)字人類研究中心,并在2001年到2009年間兼任中心主任,現(xiàn)在是該研究所的特別研究員。他獲得的榮譽(yù)還有:美國工程院院士,美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院院士,國際計(jì)算機(jī)協(xié)會院士,美國人工智能協(xié)會會員,日本機(jī)器人協(xié)會會員,日本電子與通信工程師學(xué)會會員。
金出武雄在汽車、自主直升機(jī)、視覺、人臉識別、虛擬現(xiàn)實(shí)、人稱視覺、機(jī)器人工學(xué)—圖像識別等領(lǐng)域是重量的權(quán)威人物。他還在日美兩國繼續(xù)進(jìn)行著獨(dú)創(chuàng)性的研究。
金出武雄是全美工學(xué)學(xué)會會員,曾獲得富蘭克林鮑爾基金會獎(jiǎng)、C&C獎(jiǎng)、大川獎(jiǎng)、立石特別獎(jiǎng)、IEEE機(jī)器人工學(xué)先鋒獎(jiǎng)等。在1992年到2001年期間升任所長,奠定了他卡耐基·梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所的江湖地位。用金出武雄的話說:作為機(jī)器人研究所的所長,我得到了把研究所發(fā)展成擁有兩百多研究專家、在全世界最具盛名的機(jī)器人研究所的機(jī)會?!?/p>
金出武雄教授共發(fā)表約300篇學(xué)術(shù)論文,持有數(shù)十項(xiàng)專利。以他的名字命名并得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)十分輕松就能找到:
Lukas-Kanade motheod:差分光流估計(jì)法,計(jì)算機(jī)視覺方面,追蹤幀與幀之間的運(yùn)動信息;
Kanade-Lucas-Tomasi tracking algorithm:KLT跟蹤法,焦點(diǎn)跟蹤光流估計(jì)法,計(jì)算機(jī)視覺方面,追蹤幀與幀之間的運(yùn)動信息
Tomasi–Kanade factorization:TK因子分解法,計(jì)算機(jī)視覺方面,多角度圖像綜合測量分析
1990年,他憑借論文《由相互反射獲取形狀》(Shape from Interreflections)獲得馬爾獎(jiǎng)(Marr Prize);2008年獲得美國富蘭克林學(xué)會頒發(fā)的鮑爾獎(jiǎng),表彰他在計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的貢獻(xiàn);
他還分別在2006年和2008年憑借論文《基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的面部識別》(Neural Network-Based Face Detection)和《對象識別中對局部特征和空間關(guān)系的概率性建?!罚≒robabilistic modeling of local appearance and spatial relationships for object recognition)兩次獲得Longuet-Higgins獎(jiǎng)。值得一提的是,2016年獲得擁有——日本的諾貝爾獎(jiǎng)之稱的的京都獎(jiǎng)——尖端技術(shù)獎(jiǎng)。還曾獲富蘭克林鮑爾基金會獎(jiǎng)、C&C獎(jiǎng)、大川獎(jiǎng)、立石特別獎(jiǎng)、IEEE機(jī)器人工學(xué)先鋒獎(jiǎng)等。
七、David Barrett——全球第一艘全功能的機(jī)器人魚
1996年,麻省理工學(xué)院博士生David Barrett設(shè)計(jì)并建造了仿生機(jī)器人RoboTuna。該機(jī)器人是有史以來第一艘全功能的機(jī)器魚,通過模仿藍(lán)鰭金槍魚的形狀和運(yùn)動,由六個(gè)伺服電機(jī)控制,被設(shè)計(jì)用于探索無人機(jī)的新推進(jìn)系統(tǒng)。
該項(xiàng)目的設(shè)想是研究設(shè)計(jì)和建造可以像魚一樣游泳的機(jī)器人潛艇的合理性,為自動駕駛水下航行器(UAV)設(shè)計(jì)出一種新型的推進(jìn)形式。RoboTuna被證明是非常成功的,它比其他水下機(jī)器人具有更好的靈活性和機(jī)動性,使用的能量也更少。
八、土井利忠——SONY機(jī)器狗AIBO的創(chuàng)造者(日本)
土井利忠,出生于1943年,1964年獲得東京工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位,1972年獲日本東北大學(xué)博士學(xué)位。他于1964年加入索尼,并為該公司開發(fā)第一個(gè)數(shù)字音頻項(xiàng)目。
在上世紀(jì)90年代,土井利忠領(lǐng)導(dǎo)了索尼的數(shù)字生物實(shí)驗(yàn)室,在家用機(jī)器人的研發(fā)過程中,他將機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)成小狗的樣子,讓它成為消費(fèi)者的喜愛的寵物,這就成為了機(jī)器狗AIBO。1998年公司推出了原型產(chǎn)品,并在1999年發(fā)布第一款消費(fèi)者型號。在日本發(fā)售時(shí),所有產(chǎn)品在不到20分鐘內(nèi)銷售一空。
2006年,這臺突破性的機(jī)器人加入卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人名人堂,由于其對機(jī)器人技術(shù)的貢獻(xiàn)而獲得官方認(rèn)可。
回到20多年前,日本索尼公司就開始琢磨研發(fā)家用機(jī)器人,當(dāng)時(shí)的研發(fā)負(fù)責(zé)人是土井利忠博士及其他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),他也一門心思想造出能夠洗衣服、打掃衛(wèi)生、洗碗等等家務(wù)的智能機(jī)器人。隨著研發(fā)的漸漸深入,土井利忠發(fā)現(xiàn)了一些問題。
當(dāng)時(shí)的人工智能、工程技術(shù)都比較落后,即使投入再多的資金和資源,在短時(shí)間內(nèi)研發(fā)出來的機(jī)器人肯定功能有限,況且也不穩(wěn)定?;静惶赡茏龀龇舷M(fèi)者心中預(yù)期的機(jī)器人,到時(shí)市場反饋肯定比較差。
假如索尼執(zhí)意按原計(jì)劃研發(fā)機(jī)器人,按現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)只能做出這樣的機(jī)器人,其效果可想而知。這樣產(chǎn)品會很被動,因?yàn)楹茈y符合人們預(yù)期。索尼最后的策略非常犀利,他們決定做一個(gè)外形和真實(shí)小狗一樣的機(jī)器人,讓它成為消費(fèi)者的寵物,它不再是一個(gè)機(jī)器人,而是一個(gè)寵物,名字叫AIBO。
索尼對于AIBO的定位就是:陪伴消費(fèi)者的一個(gè)小寵物。1999年,機(jī)器狗寵物AIBO正式上市。在官方宣傳時(shí),AIBO被包裝為一只有個(gè)性、好玩、能夠陪伴你的寵物。最初的目標(biāo)人群主要是老年人、有孩子的家庭和比較忙碌的年輕人。
值得一提的是,索尼很少會去向消費(fèi)者大量介紹AIBO的材料細(xì)節(jié)、高科技、先進(jìn)功能這些技術(shù)性東西,他們選擇集中火力反復(fù)強(qiáng)調(diào)AIBO就是現(xiàn)代科技下最真實(shí)的寵物。事實(shí)上,AIBO除了能陪主人之外,幾乎沒有啥正兒八經(jīng)的實(shí)用功能。
但是上市后AIBO卻得到了很多人的喜愛,無疑離不開索尼的強(qiáng)力推廣。但是,正如土井利忠所判斷的,AIBO和其他機(jī)器人一樣程序不穩(wěn)定,因?yàn)榻?jīng)常會出現(xiàn)故障。這個(gè)機(jī)器狗叫AIBO,但每個(gè)主人都會給它取一個(gè)喜歡而寵溺的名字。這也成為索尼戰(zhàn)略的成功。
九、Satoshi Shigemi—本田ASIMO機(jī)器人設(shè)計(jì)者(日本)
由本田設(shè)計(jì)和制造的人形機(jī)器人ASIMO是最早成功模仿人類動作的機(jī)器人之一,并且在過去的18年里成為了機(jī)器人行業(yè)的一個(gè)標(biāo)志。
Satoshi Shigemi,是本田ASIMO項(xiàng)目的高級工程師和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,該項(xiàng)目成立于上世紀(jì)80年代中后期,當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是生產(chǎn)世界上第一個(gè)雙足機(jī)器人。
在1986年-1993年間,本田開發(fā)出早期步行機(jī)器人E系列,1997年開發(fā)出P系列。這些都成為ASIMO系列機(jī)器人的先驅(qū)。2014年,本田推出全新的具有自主機(jī)械感應(yīng)的直立行走機(jī)器人ASIMO(英文Advanced Step In Innovative Mobility的縮寫),它可以進(jìn)行開果汁、單腳跳、上下樓等行動,并且還能以每小時(shí)9千米的速度奔跑,甚至能夠理解語音命令并具有面部識別能力。
可惜的是,本田曾經(jīng)宣布計(jì)劃停止ASIMO系列機(jī)器人研發(fā)。
十、Joe Jones——掃地機(jī)器人Roomba之父(美國)
掃地機(jī)器人Roomba,是全球享譽(yù)世界的家用清潔機(jī)器人,也是商業(yè)上最成功的家庭清潔機(jī)器人之一,在2002年由iRobot公司首次推出。
Roomba上擁有一系列傳感器,能夠讓機(jī)器人在空間中導(dǎo)航,以執(zhí)行清潔活動。傳感器使機(jī)器人能夠檢測到障礙物、地板上的臟點(diǎn)或斜坡和樓梯。Roomba使用兩個(gè)獨(dú)立操作的側(cè)輪,可以360°轉(zhuǎn)動,每秒鐘思考次數(shù)超過60次,能夠以40種不同的動作進(jìn)行反應(yīng),從而徹底清掃房間。
在麻省理工學(xué)院AI實(shí)驗(yàn)室時(shí),Joe Jones就對小型反應(yīng)型機(jī)器人十分感興趣,并想要建造一個(gè)可以清理地板的機(jī)器人。
在Denning Mobile Robotics工作期間,他和機(jī)械工程師Jack Shimeck設(shè)計(jì)了一個(gè)掃地機(jī)器人概念,即后來的Roomba。在進(jìn)入iRobot公司后,致力研究Roomba機(jī)器人,他的家用機(jī)器人產(chǎn)品全球整體銷量早已經(jīng)突破2000萬臺。
十一、Jacob Matijevic和Donna Shirley——打造火星漫游機(jī)器人Sojourner(美國)
火星漫游機(jī)器人Sojourner是由Jacob Matijevic和Donna Shirley以及NASA科學(xué)家、工程師組成的大型團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì),是第一個(gè)部署到火星的機(jī)器人。
Sojourner,是一種六輪機(jī)器人探測器,半自動探測器能夠由地球上的人類操作員控制??紤]到與地球的距離,命令的滯后時(shí)間約為10分鐘。
1997年7月4日,Sojourner登陸火星表面,最初設(shè)計(jì)時(shí)只能持續(xù)運(yùn)行7天,但最終持續(xù)運(yùn)行超過83天。這款簡陋的小型六輪太陽能機(jī)器人突破了人類對機(jī)器人和當(dāng)時(shí)通信的理解極限。
十二、Marc Raibert——大狗機(jī)器人的創(chuàng)造者(美國)
波士頓動力公司(Boston Dynamics,)由于大狗機(jī)器人(BigDog)而被世人耳熟能詳,值得一提的是,這種自平衡跳躍機(jī)器人最初是為美國軍方開發(fā)的。
大狗機(jī)器人的四條腿完全模仿動物的四肢設(shè)計(jì),內(nèi)部安裝有特制的減震裝置。機(jī)器人的長度為1米,高70厘米,重量為75千克。機(jī)器人的行進(jìn)速度可達(dá)到7千米/小時(shí),能夠攀越35度的斜坡。它可攜帶重量超過150千克的武器和其他物資。2016年,波士頓動力公司在BigDog的基礎(chǔ)上研發(fā)出名為SpotMini的新型機(jī)器人。
Marc Raibert是麻省理工學(xué)院教授,是他于1992年創(chuàng)立著名的波士頓動力公司,在自平衡和跳躍機(jī)器人方面實(shí)現(xiàn)了重大突破。波士頓動力公司于2013年被Google收購,于2017年6月被出售給日本的軟銀公司。
波士頓動力公司(Boston Dynamics)制造的機(jī)器人,可以行走、攀爬、奔跑、跳躍、攜帶重物,甚至開門、后空翻。下面就讓我們?nèi)タ纯床ㄊ款D動力公司的機(jī)器人家族成員,并依據(jù)它們未來對人類的威脅程度,為它們評判“機(jī)器人末日評級”(Robopocalypse Rating,共分為10個(gè)等級)。
SpotMini——小狗機(jī)器人:
SpotMini是一種既討人喜歡又令人感到不安的東西,它是個(gè)像狗一樣的機(jī)器人,開門的過程最能證明其強(qiáng)大。波士頓動力公司表示:“SpotMini是我們制造的最安靜的機(jī)器人,所以當(dāng)它在黑暗中向你走來的時(shí)候,你可能不太容易察覺?!庇捎赟potMini顯得十分可愛,并且充滿電后只能堅(jiān)持90分鐘,為此SpotMini的機(jī)器人末日評級為5級。
SpotMini——無頭機(jī)器人:是沒有可伸縮臂的SpotMini,這個(gè)版本的機(jī)器人更像狗,只是臉被壓扁了。它也不那么具有威脅性,因?yàn)樗鼰o法伸出手來打開你躲在后面的門。波士頓動力公司稱,SpotMinis將在2019年上市。
Atlas——類人機(jī)器人:Atlas被認(rèn)為是“最有可能取代人類的機(jī)器人”,波士頓動力公司稱這種擁有兩條腿、兩只手臂的創(chuàng)意產(chǎn)品是“世界上最具活力的人形機(jī)器人”。Atlas整合了3D打印部件,以幫助減輕重量,使機(jī)器更加緊湊。這種機(jī)器人非常善于保持平衡,能夠在崎嶇的地形中行進(jìn),其后空翻的能力甚至超過許多專業(yè)體操運(yùn)動員。而且它也可以跑。Atlas的機(jī)器人末日評級為9級,它可能比人類更優(yōu)秀。
Handle——處理機(jī)器人:雖然Handle有點(diǎn)兒笨拙,但它是個(gè)十分有用的機(jī)器人,它使用輪子和腿的組合來應(yīng)對不同的地形。Handle最大的魅力之一在于,它能抱起重達(dá)100磅(45公斤)的重物,由于Handle在人行道上的速度很快,而且對搬運(yùn)盒子更感興趣,它的機(jī)器人末日評級為4級。
Spot——大狗機(jī)器人:Spot是波士頓動力公司除Atlas和SpotMini之外最容易識別的機(jī)器人之一。它的形狀像狗一樣,公司描述它為“可在崎嶇地形移動,擁有超人般的穩(wěn)定性。由于Spot體型足夠大,很容易就可以把你推倒,為此其機(jī)器人末日評級為7級。
LS3——強(qiáng)壯機(jī)器人:LS3可用來在崎嶇的地形上運(yùn)輸重物,它是由發(fā)動機(jī)而不是電池驅(qū)動的。LS3是波士頓動力公司的動物機(jī)器人系列,它是根據(jù)軍事需要而設(shè)計(jì)的。由于LS3可支持軍事訓(xùn)練,為此其機(jī)器人末日評級為7級。
WildCat——跑得最快的四足機(jī)器人:波士頓動力公司提醒我們,WildCat是“世界上最快的四足機(jī)器人”。它的速度可以達(dá)到時(shí)速32公里,并且以馬的奔跑方式疾奔。WildCat的發(fā)動機(jī)燃燒甲醇,這會制造出相當(dāng)大的噪音。WildCat是基于一種名為Cheetah的機(jī)器人開發(fā)出來的,后者在跑步機(jī)上奔跑時(shí),時(shí)速可接近48公里。它的機(jī)器人末日評級為8級。
BigDog——負(fù)重機(jī)器人:BigDog的體型與騾子相當(dāng),它使用氣體驅(qū)動,也是最早走出波士頓動力公司實(shí)驗(yàn)室、并在現(xiàn)實(shí)世界中接受性能測試的機(jī)器人之一。它能承載沉重的負(fù)荷,并能駕馭復(fù)雜的地形。由于BigDog只是早期的模型,其機(jī)器人末日評級為4級。
SandFlea——超強(qiáng)跳躍能力:SandFlea是一種有彈性的機(jī)器人,它可以像無線電控制的飛行器一樣巡航,也可以像微型機(jī)械超人那樣躍入空中。SandFlea的跳躍能力非常強(qiáng)悍,可以彈跳到屋頂上。它可以爬到屋頂上。由于已停產(chǎn),SandFlea的機(jī)器人末日評級為2級。
RHex——可應(yīng)付崎嶇地形:這是一種六足機(jī)器人,它的設(shè)計(jì)非常巧妙,可以克服各種障礙。它還能應(yīng)對惡劣的天氣、水、泥土、沼澤和泥土等。波士頓動力公司稱RHex“吞噬了崎嶇的地形”。因?yàn)闆]有任何地方可以躲過RHex的追蹤,因此,它的機(jī)器人末日評級為10級。RHex能夠利用靈巧的腿爬過障礙物。
十三、David Hanson——最接近人類的機(jī)器人Sophia的創(chuàng)造者(中國香港)
Sophia,被稱為最接近于人類的機(jī)器人,由香港公司Hanson Robotics設(shè)計(jì)和建造。她于2016年3月在美國西南偏南音樂節(jié)上首次亮相,能跟蹤和識別人類的面部表情,并與人類進(jìn)行自然對話。
David Franklin Hanson 1969年出生于美國德克薩斯州達(dá)拉斯市,在羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院學(xué)習(xí)美術(shù),獲得互動藝術(shù)與工程學(xué)博士學(xué)位。2013年,David在香港成立了漢森機(jī)器人公司。他一直致力于創(chuàng)造類人機(jī)器人,其中索菲亞是他最高的成就之一。
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