在人类社会进入21世纪的今天,日本的机器人研究新成果再次引起世人的关注,其中在智能型机器人、与人进行交流的动物型机器人、代替人从事危险作业的机器人和微型机器人四个领域的研究开发成就尤为显著。

智能型机器人

随着节奏欢快的乐曲,挥动双臂跳舞的是身高50公分的小型人类型机器人SDR3X,这是索尼公司开发的娱乐用机器人的试制品,它的造型来自50年代深受人们喜爱的连环画卡通少年铁臂阿童木。在双足行走机器人的开发上,本田公司处于领先地位,该公司开发的身高1.60米、体重80公斤的机器人P3有30个马达和四组传感器组成,行走速度可达每小时两公里。这种机器人不仅会走路,而且只要按一下开始按钮,机器人就会自己选择最佳的路线,并且能保持平衡的上楼梯。

在人类型机器人中有的是通过摇控进行工作的,有的则是通过传感器判断周围状况,并按照事先输入的程序,在具有一定程度的自主性的基础上进行动作的。在P3和SDR3X的动作程序中,上述两种方法都得到了应用,但目前还无法做到根据不同的情况进行完全自主的行动。

现在还出现了一种能学习和积累经验的机器人,日本科学技术团的研究小组开发出的机器人可以在跌倒后通过反复寻找错误依靠自学重新站起来,而输入这个机器人的程序仅仅是保持头部最高状态的抽象命令而已。在首次跌倒后,这个机器人在尝试了900多次失败的努力之后终于成功地站了起来。

动物型机器人

索尼公司继“爱宝”狗形机器宠物问世之后,又开发出了一种能够区别人的声音,并根据人的命令活动的机器宠物。这种动物型机器人身高25厘米,体重1.3公斤,外表呈狮子形状。狮子型机器宠物除了具备“爱宝”所具有的行走和叫唤功能外,还具有能够理解人的声音的功能,它能听懂50种词语,如果给它取一个名字并输入它的记忆中,只要用这个名字,它就会立即应答,并且来到你身边。假如你命令它坐下,你的声音就会通过安装在它头部的麦克风转换成数字信号传送到中央处理器CPU,与事先贮存那里的语言程序进行对照,如果语言程序里有与你命令一样的数据,机器宠物的前腿和后腿就会根据命令行事,并做出坐下的动作。

它还能通过眼睛里载有的高性能摄像机识别物体的形状和颜色,如果周围的景象与贮存在CPU里的信息相一致的话,它就会自动做出相应的动作,比如看见地上滚动的皮球它就会追过去玩耍。不过这种机器宠物可不能慢待,如果你不理它或者不跟它说话、不抚摸它,它的动作就会变得迟钝起来。只有经常逗它,和它交流才能引出事先贮存在CPU里的语言和动作,并让它一边记忆一边学习。

在能学习会记忆的动物型机器人中,以日本的玩具厂家托尼公司开发出一种叫做LDC狗型机器宠物最受人喜爱,这种机器宠物起初只能像狗那样叫,但如果你经常跟它说话、疼爱它,它就会逐渐地说出人的语言。它的CPU里也贮存着有关的词语和行动方式,主人跟它说得越多,它从贮存的语言中学到的东西也就越多,逐渐地就会说出相应的词语。如果主人是男性,它就会学着男性那样说话;如果主人是孩子,它就会像孩子那样说话。而且由于CPU里还贮存了性格信息,所以它的心情和性格每天都可能发生变化,比如昨天还好好的,但今天可能因为什么事生气而对主人不理不睬,你越是不理它,它就越生气,你要是哄哄它,它很快就会把那些不愉快给忘掉了。

从事危险作业的机器人

一些原来由人从事的危险作业将来可以让机器人来代劳,比如在核电站、在大海深处、在灾害现场等许多领域机器人都可以大显身手。日本千叶大学研制的探雷机器人就已经被派上了用场。这种名叫“克雷克一号”的探雷机器人有六只脚,外型像一只巨大的蜘蛛,身高1米,体重120公斤,它可以探测到地雷埋设的地点,并在地面上做出记号。由于有六只脚掌握平衡,所以行动起来四平八稳。

“克雷克一号”是由操作人员通过遥控来操作,操作人员一边看着从“克雷克一号”身上摄像机传来的图像,一边用无线电进行摇控作业。它的每只脚的尖端都装有一个金属探测器,行走时脚在快要落地的那一瞬间会在悬浮状态中寻找有没有地雷,如果觉得可疑,“克雷克一号”就会将探测到的信息与电脑里事先贮存了有关的数据相对照,然后自己做出判断,如果是地雷,它就会躲开这个地点另找一个安全的地点落脚。

除了地雷以外,地下可能还会埋有其他一些金属片,所以仅仅依靠金属探测器还无法确认是不是有地雷,因此安装在“克雷克一号”腹部的探测雷达将发挥作用了。探测雷达向地里发出电磁波,碰到金属时,电磁波就会被反射回来,电脑对反射回来的电磁波进行处理后,然后判断该物质是否是地雷。

另外,东京工业大学目前正在研制一种蛇形探雷机器人,它由17个部分连接而成的,用安装在头上的传感器来探测地雷,适合在比较复杂的地形作业。

微型机器人

日本机器人研究的一个新领域是微型机器研究,目前已经研制出能够进入化工厂的管道,检查里面是否有异物的微型机器。另外,科研人员也正在为实现把微型机器送进人体内进行检查或做手术这一目标进行有关的研究。

一家光学仪器厂目前正在努力开发一种叫做脑血管诊断治疗用导管的医疗机械,这种导管直径只有1.5毫米,项端装着一个极小的传感器,它可以沿着脑血管的曲线自动弯曲,检查血管内部有没有异常部位。现在的导管需要医生一边看着屏幕上的X光图像,一边进行伸进或抽回的操作,如果这种新型导管研制成功,操作就会变得十分简便。这种导管是用形状记忆合金丝制成的,它的外表包着一层树脂,顶端装着3个微型传感器,当传感器感觉到前方血管壁有障碍物时,导管形状记忆合金丝就会被加热。由于这种记忆合金具有加热后会收缩的特性,所以可以通过收缩后穿越障碍物。

除此之外,目前科研人员还在开发一种叫做诊断用微型触觉传感器的仪器,比如人的胃里有一个肿块,用现在的胃镜只可以查出胃里有一个异常东西,但却无法知道肿块是硬的还是软的;而触觉传感器导管的顶端装着一个一直保持振动的传感器,传感器碰到异物后振动的状态会发生变化,研究人员就可以根据振动变化的大小、并通过数据了解到该肿块的软硬程度,同时还能了解到肿块的粘度等病理情况。由于可以立刻得知检查结果,并能够迅速的采取相应的医疗措施,因此人们期待它今后能在诊断癌症方面发挥作用。