1、1未来机器人改变生活陆地：帮助驾驶汽车 先由人设定粗略的目标，再由机器人完成精细的工作，在此过程中，人可以随时调整“粗略”和“精细”之间的界限：这一概念被称为“共享自主权” ，已经在太空探索和外科手术领域得到了验证，在其他领域也出现了越来越多的应用，一个最好的例子就是汽车驾驶。汽车驾驶领域为何需要机器人，根本原因其实都是一样的，因为机器人对某些事情可以作出更好的反应，例如在汽车遇到危险时，需要进行非常快速而精准的调整，在这一点上人的反应往往比不上机器人。此外，有了机器人，驾驶员的负担也可以大为减轻。 目前还有一个问题不是很清楚：如果在“共享自主权”的行驶状态下发生交通事故，谁应该对事故负责？不
2、过，这样的问题也只能暂时延缓机器人技术进入汽车领域。美国内华达州和加利福尼亚州已经率先允许自动驾驶汽车进入公共交通系统。最重要的是，电动汽车为全新的汽车概念提供了契机。比如我们的电动概念汽车其中就引入了很多来自火星车和月球车的技术。 电动概念汽车不再使用方向盘，取而代之的是类似大型客机的操作杆。有前后两个座位，4 个车轮，每个车轮都独立整合了驱动、转向、减震、刹车等功能。特别是，每个轮子都可以独立于其他轮子单独转向，因此可以实现横向停车，甚至可以在原地旋转。电动汽车使用的制动系2统是“制动能量回收系统” ，即在汽车制动时，通过一台发电机，将汽车的动能转化为电能，并存储到蓄电池中；在紧急情况下，
3、还会再加入机电制动。 向电动概念汽车下达行驶指令的方式有两种。一是通过操纵杆发送指令，驾驶员当然也可以在远处遥控；第二种方式是通过“路径规划” ，这是一个车载计算机程序，可以在特殊情况下预先设定好一个大致目标，让电动概念汽车自动行驶。实际上电动概念汽车并非直接听从这些指令，它首先会获取一张可以描述周围环境的图片。在电动概念汽车车身周围，科学家一共安装了 18 部立体照相机，通过照相机获取的信息，再用一种特定算法，每秒钟最多可以生成 10 幅散点图。散点图中的每一个点，都代表了一个可能的障碍物；通过对比上一张散点图和当前的散点图，系统就可以知道车身与周围物体是否存在碰撞的可能。最后，只有当电动概
4、念汽车确定不会和周围事物发生碰撞时，它才会执行相应指令。一个名为“避让助手”的系统也是基于前面提到的那种算法，目前奔驰的 E级和 S 级汽车都已安装了“避让助手” ，该系统在危险情况下可以比人更快地作出反应。 在不久的将来，大城市的居民可能不再需要拥有自己的车辆，也不再需要为找停车位而发愁。你可以根据需要，通过电话或网络来预定一辆只电动概念汽车。它会以一定的速度，从就近的停车场自主地行驶到客户所在地，并在这一过程中始终保持在可控的安全状态下。你上车后，可以选择自己驾驶，也可以让汽车自行驾驶。当你处理完自己的事情，不再需要这辆车了，可以随时结束租用。这辆车会自己开回原来的停车3场；在需要的情况下
5、，停车场的管理员也可以通过遥控的方式，引导这辆车“回家” 。 天空：让飞行器自主 科学家在让地面交通工具变得日趋完善的同时，也在为空中的飞行器寻求新的发展方向。目前，已经出现了很多遥控的无人飞行器，其中包括具有固定翼的小型传统飞机、速度较慢的飞艇、 直升机或多轴飞行器等。在这些飞行器上，小型码相机或摄像机几乎已经成为了标准配置。借助这些设备，飞行器可以更方便地观测地面，如地面交通情况、地面安全情况等；热成像相机可以帮助清点树林里的野生动物、在人类难以进入的山区寻找失踪人员；它们还可以飞过有重要历史价值和旅游价值的建筑群和风景区，对这些建筑或风景区进行三维建模。 22 干米的高空只会出现很微弱的
6、风，在这个高度，可以使用太阳能驱动的超轻飞行器，它们可以在一片指定的大范围区域里盘旋整周甚至整月。这在地震、洪水和森林大火中非常有用，这种飞行器可以持续不断地把最新的地面状况拍成照片传回地面。而相比之下，如果是借助卫星拍摄，在最理想情况下，卫星也要每 1.5 小时才能经过事发地上空一次。 除了直接观测之外，未来的飞行机器人还可以直接赶往事故发生点：为在登山时处于险境的人员输送食物、饮料以及包扎工具；在指定区域喷洒农药；抓住并运走地面上的危险物品；修理高压电线；清理地震废墟；作为灾难救助力量，这些飞行机器人还可以和地面机器人密切配合。4这一技术也可以满足军事上的需求。装备这些具有智能感应器和智能
7、反应能力的飞行机器人并不存在什么大问题，因为它们的存在不会影响民用航空安全。不过，对此也不乏批评，例如， “欧洲鹰”无人机项目就被认为是完全失败的。我们可以大预计， 在未来战争中，载人战斗机的重要性一定会被大大削弱。 太空：探索太阳系 采用高效、廉价的机器人，可以使太阳系的探索更容易一些。与月球实现通信，控制信号的来回传输时间是 2.5 秒，而对于火星，控制信号的来回传输时间则长达 15 分钟。地面上的操作人员只能预先设定一些粗略的目标。让火星上的机器人独立完成一系列任务，比如向目的地行驶、识别物体、采样、钻孔等。 上述的这些理想，在时至今日的多项火星计划中都没能完全实现。尽管如此，在 199
8、7 年的“火星探路者”计划中，一辆名为“索杰纳号”的火星漫步车，在火星表面的独立行驶路程已经接近 100 米。基于这次成功，美国航空航天局于 2003 年向火星发射了两辆具有相同结构的火星车，分别被命名为 “勇气号”和“机遇号” 。它们于 2004 年抵达火星表面，行驶了比预期更长的距离。 “勇气号”直到 5 年后陷在沙地中才停止运行。至此它一共行驶了将近 8 千米的路程。和“勇气号”相比， “机遇号”大概行驶了 35 千米。两辆火星车都可以指挥自身携带的机械手臂，这个机械手臂具有 5 个自由度，可以拿起工具并操作照相机。和“索杰纳号”火星漫步车相似，地面的操作人员也预先给这两辆火星车设定了一
9、系列的路标，火星车可以沿着这一系列预定的路标行驶。 52012 年登陆火星的“好奇号” ，同样也装备了一条机械手臂，并携带了大量用于实验的设备。这辆火星车也不是完全自主运行的，它会把拍摄到的照片传给地面的控制人员，以确保它始终可以在无障碍的路面上行驶。 不过，根据预先设定的目的地， “好奇号”完全可以自行决定从它所在的地点如何继续向前行驶。它可以先用自带的摄像头拍摄一组立体照片，再利用这组照片，生成可以反映周围环境的地图，然后根据这个地图计算出一条没有障碍的路径，沿着这条路径，它至少可以比原先更接近预设的目标。 走出一步之后， “好奇号”会按照上面的方式再拍摄新的照片，生成并分析地图，找到新的路径，然后继续前进。借助自身携带的计算机，“好奇号”每分钟已经可以计算 4 张这样的图片。当然，美国航空航天局只会在意外情况下才会使用上述方案，因为这里的科学家至今都不太相信完全自主的导航技术。 未来的火星机器人将会在火星表面完全自主地驾驶车辆，收集、分析岩石标本，为随后到来的机器或人类接班人建造基础设施和住宅，用目前还无法利用的未知波段，向地面发送实时的立体图片。未来的火星机器人将会拥有怎样的运动设备，目前还没有统一的方向，可能是 4 个轮子或者 6 个轮子，也可能是 6 个或 8 个类似昆虫足的装置，抑或是这二者的一种混合模式。
