云机器人需要哪些技术保驾护航?
现代世界技术的发展势头迅猛异常,“新一代信息技术”与节能环保、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车同被列为我国“十二五”发展阶段的重心。而“云计算”作为新一代信息技术之一,一直以来都备受关注,在一切都想与云挂钩的时代,云机器人这个新兴概念开始出现在人们的视野中。
世界各国科技企业和政府都认为机器人技术是改变和塑造全球科技面貌的一股新兴浪潮,许多新的市场和产品将被开发和生产。这股新兴浪潮的不竭动力来源于消费市场上越来越低的机器人产品的设计和生产成本。Microsoft前任主席和PC革命的领导者比尔·盖茨在2006年12月《科学美国人》刊物上发表的“一个家庭一个机器人”文章中提到:我看到机器人产业的崛起和发展和三十年前的PC产业一样来势凶猛,前景光明无限。其中他还说:对机器人产业的期待和兴奋勾起了我无限的回忆,Pau(l Bill的好朋友)和我在那时看到不同领域新技术层出不穷,我们就梦想着有那么一天,个人电脑将会普及千家万户,一个家庭一台电脑。现在,我预见未来机器人设备和PC一样,也会成为我们家庭中的一份子,成为我们日常生活中不可缺少的成员。
至于谁是第一个在“Robotics”前面加上“ Cloud”的人,这个声名毋庸置疑属于James Kuffner,他在2010年12月的人形机器人IEEE国际研讨会上提到云机器人产生和发展的巨大可能性。
在讨论云机器人之前,先简单介绍一下机器人技术领域的一些基本概念和发展历史。机器人技术是一门高端的科学技术,涉及机器人的设计,建造,操作,生产与应用;涉及用于控制机器人采集、分析和处理用户端信息的控制系统。机器人技术还涉及到利用自动化,半自动化的机器人,这些机器人能在危险性作业领域或者某些生产领域中代替人类去工作;或者也能用于娱乐领域。
自动化机械的概念和发明起源于古典时期,但对于机器人的功能和潜在应用的研究却是直到20世纪才开始如雨后春笋般发展起来。事实上,机器人这个名称是在 1920年一位捷克作家的剧本里R.U.R. (Rossum's Universal Robots)才被首次提出,并为公众所知。今天,随着人们不断地研究和设计,机器人技术领域得到迅猛发展,无论家用、商用或军用,各式各样的不同功能的新机器人层出不穷。非常有趣的是,科技领域里没有统一定论去定义哪种机器才算得上是真正的机器人,但对于机器人的特征专家或者公众都普遍认为:会移动,能操纵自己的机械臂,能感知和控制环境,能展示某些智能行为等。
毋庸置疑,这些可以代替人类在危险性作业领域工作的,能够感知和控制环境,并且展示某些智能行为的机器人,他们的生产定制成本是非常昂贵的。但是随着新技术的不断冲击,比尔·盖茨“一个家庭一个机器人”的愿景一定会实现,诚如今天遍地的PC一样。因此,如何解决个性化定制与大规模生产之间的矛盾,成为制约机器人普及的现实问题。
云机器人对网络和自动化的每一个领域和行业的影响将会无比深远,由此可见它在商业和工业等领域的应用非常广泛。上文中也提到比尔·盖茨在2006年12月的《科学美国人》杂志中发表了一篇名为“每家每户都拥有一个机器人”的文章。如果与笔者一起重新审视和思考这个标题,那么就会发现不久的将来世界最大的市场将是家庭机器人的市场。单从家庭机器人市场而言,可以发现机器人有数之不尽的应用潜力,例如:在清洁方面,真空吸尘器可用于家庭打扫卫生;在安全防护方面,可以防止外敌入侵和报告异常情况;在娱乐方面,家庭机器人可以和人类一起玩游戏,讲笑话,唱歌,边听音乐边跳舞;在家居自动化方面,可以监控和操纵室内灯光、温度和安全系数;在教育方面,可以互动式教授机器人,编程和外文的相关知识;甚至还可以看护和照顾长者等。
为了让读者更加系统地了解云机器人的应用范围,笔者在这里跟大家分享一个故事,这个故事直接反映了物联网和云计算之间的协同关系:
一家名为Liquid Robotics的初创公司研发了一种名为Wave Glider的机器人产品。WaveGlider是一个新型海上船只。它通过装载各种传感设备搜集不同类型的数据。船只靠海水的上下浮动力来驱动前进或定点。而采集到的数据通过卫星传送到海岸,可以边搜集边传送。此外,操作者可使用互联网连接设备,并通过卫星对这种船只进行远程操作。
Wave Glider从环境中收集能源,能够长途跋涉,监视辽阔的海洋,独自返回基站进行维修,无需燃料,也不会排放二氧化碳。一个独特的两部分架构和机翼系统直接将波浪运动转换为推力,太阳能电池板为感测器和卫星通讯提供电力。
Wave Glider产品的应用范围非常广阔,在政府、国防方面可用于国防,港口和海港安全,运输安全,领海安全,搜救,海上执法等方面;在科学、环境方面,可用于气候科学,海洋学,气象学,海啸预警,海洋保护监测,海洋哺乳动物监控等方面;在商业、工业方面,可用于渔业管理,水产养殖,自然资源探测,污染检测,近海再生能源等方面。
上面笔者给大家呈现了Wave Glider解决方案,大家也看到这个解决方案产品和机器人领域里所常见的典型机器人很不同。Wave Glider不单单是一个实用机器人那么简单,而且它也的确从侧面反映了云机器人特性。通过介绍Wave Glider,笔者向读者阐述了云计算和物联网之间的紧密关系,并从侧面介绍了云机器人在商业和工业领域中广泛的应用能力。
Wave Glider被设计用来长年累月地在海上搜集和传送海洋数据信息,负责设计开发该发明的公司被称之为海洋数据服务提供商,因此通过“云”来分析处理这些海洋数据是必然的。
而关于Wave Glider与物联网,笔者有一个体现两者联系的生动的故事。2012年初,Wave Glider机器人正在离墨西哥湾海岸一百英里处为英国石油公司进行海洋数据采集的工作。随后Wave Glider被检测到出了问题,于是人们把损坏的机器人运回基地,发现船身有12-14英寸大小的齿印-鲨鱼的牙齿印。原来,Wave Glider受到了鲨鱼的攻击。人们不禁有趣地问:假如鲨鱼身上早就安装有RFID标签,而Wave Glider带有RFID的分析仪,情况会怎么样呢?答案已经很明显了,Wave Glider在被攻击之前或者被攻击的时候就已经识别鲨鱼和搜寻到这条鲨鱼的动向了!
因而,对于云机器人来说,云计算与物联网都是其必不可少的技术基础。反过来说,云机器人的特性也与这两个技术密不可分。
云机器人需要哪些技术保驾护航?
在Humanoids2010会议上, Kuffner教授告诉听众,融入云计算领域的机器人更轻装,更便宜,更智能。
也正是云机器人独有的尖端技术和自身的灵活性造就了它能够随时随地从因特网上获取无穷无尽的计算能力和数据资源,并生成一个共享的知识库。云机器人自身不需要装配用于复杂计算任务的硬件,可以将繁重复杂的计算任务转移到云间计算,因此机器人本身尺寸不是很大,所需要的电能支持也就很低。这样的话,设计小型机器人去完成同样复杂的任务是有可能的。