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        人工智能機器人有哪些部件?

        每臺人工智能機器人的形狀和尺寸是各不相同的。一個與電子學和機械學有關的物體究竟需要達到什么程度才能算是人工智能機器人呢?人工智能機器人又有哪些部件呢?這一點在業界仍然有廣泛的爭論。機器人似乎都需要能夠移動,也需要有一些傳感器和某種形式的智能。

        從解剖學的角度來說,機器人的部件通常包括以下5個部分:控制中樞、電源、傳感器、行動和反饋、機身。

        人工智能機器人包括的5大部件

        一、控制中樞

        有些機器人的控制中樞與機器人是分離的,比如需要人們通過遙控器或者游戲手柄控制的機器人,在這樣的機器人中,較為簡單的芯片只負責控制單個部件(例如一條腿或者一條手臂),而這個芯片并不知道機身的其它部分在做什么。

        對于機器人的控制中樞來說,最好的選擇是微控制器芯片。微控制器與微處理器非常相似,它們都會出現在個人計算機中。微控制器與微處理器的不同之處在于,前者更像是一臺完整的微型計算機整合到一片芯片上面。

        微控制器的內存和存儲空間都比較小,二者都是直接嵌入到芯片中的。個人計算機的微處理器把管腳連接在高速內存上,而微控制器具有很多不同種類的輸入和輸出管腳。這些管腳可以直接與傳感器、按鈕以及其它稀奇古怪的部件相連。

        作為被埋沒的英雄,微控制器在我們身邊無處不在,但是幾乎沒有人對它們有所了解。微控制器廣泛應用在汽車、家用洗衣機、烘干機、錄像機以及其它家用電器中。微控制器的這個數十億美元的市場使得它們變得價格便宜而且貨源充足。

        二、電源及電源校正

        盡管可以制作由消耗氣油的發動機和氣動螺線管驅動的機器人,但是從某種程度上說,幾乎每一個機器人都包含一些必要的電子元件。電源包括一個原始的電源、一個使得電源更加穩定并對其進行處理的校正電路和一個用來打開和關閉電源的開關。

        1、電源

        除極端情況外,創客們制作出的機器人都是由常見的電池供電的。市面上銷售的電池具有非常安全、廉價、貨源充足、性能可靠和標準化的特點。因此,很多小型的創客作品使用的是由一塊9V電池供電的。

        如果可能太陽能電池也是一個不錯的選擇。由于光能并不能保持一直可用,所以低等的太陽能供電的機器人就會不停地在充電和放電的循環周期中運轉,在行動的突發點之間發生斷電。更復雜一些的太陽能供電的機器人會在最佳光照條件的時候對電池進行充電,這樣一來在光照較差的條件下,電池仍能夠保證對機器人控制中樞的供電。

        2、電源校正

        大部分機器人都會有一小部分機身負責保證對整個機器人的電子器件提供一個特定的穩定可用功率。這一部分就叫做電源校正。

        當電池電能耗盡的時候,電池提供的功率就會越來越小。如果電池提供的功率不穩定,那么就會導致機器人以不同的速度前進,而且由于電池的新舊程度不同,光線亮度和傳感器上的讀數也會有所不同。

        使用電源校正的另一個原因是機器人當中的某些部件需要比其它部件更大的功率。例如,電動機就需要比邏輯芯片或者閃爍燈光電路更大的功率。電源校正模塊會逐步下調或者相反地上調電池的功率,使其達到每一個主要部件所需的功率范圍。

        3、電源開關

        大多數的機器人都有電源開關,這就使得機器人能夠斷電,以便維護或儲存。而有些需要在白天工作的智能機器人正好可以安裝太陽能驅動電池就不需要安裝電源開關了。這樣的機器人伴隨著清晨陽光的出現一同開始運行,然后就會在整個白天保持工作的狀態。

        三、傳感器

        生物學家稱在人臉的一個皺褶中擁有的傳感器比任何一臺機器人中擁有的傳感器數量都要多。大多數自制的機器人最終可能只有不足12個傳感器。

        —臺復雜的自制機器人可會有紅外探測、觸摸開關、亮度傳感器、電池測試、傾斜開關和溫度探測器的功能。盡管機器人的輸入有限,但是它還是可以完成非常復雜的任務。

        大多數機器人通常會有幾個供用戶輸入的按鈕。這些按鈕可以引起模式的改變,或者觸發一個實驗序列的開始。當然,優秀的機器人可以不用或少用這些按鈕,當你要指揮機器人工作時,你可以通過語言來替代按鈕讓機器人識別你的需求,我想,也只有這種才能更好的體現智能機器人的智能。

        四、行動和反饋

        機器人的行動是與傳感器信息的處理相一致的。在大多數情況下,行動是以移動的形式完成的。然而,聲音、顯示、指示燈和其它的反饋形式也是行動,這種行動通常是為了引發用戶行動的。

        1、移動

        大多數家用機器人僅僅是通過一對輪子完成移動的。與汽車的4個輪子和1個發動機不同的是,機器人的兩個輪子和兩個發動機提供了靈巧的轉向功能和足夠的驅動力,而無需負擔復雜的驅動后拖物的重量。

        機械腿在實踐中有很大突破,但是實際的制作也會更加復雜困難。有一些簡易的由金屬線制成的腿和6條腿的變式可供選擇。雖然這樣的方案靈活性稍差,但是這些機器人更容易制作。

        和電源校正電路一樣,在大多數機器中都必須有一個電動機控制器模塊。電動機突然的開動和停止事實上就是電源的突發造成的,控制中樞上面加載了遠遠超過其所能承受的功率。所以機器人中的一部分就是用來管理電動機的,同時也負責保護其它電子器件部分免于空轉的影響。

        2、指示燈

        大多數機器人上面都有許多微型的指示燈作為裝飾。發光二極管可以用來指示電源狀態、電動機的工作狀態、傳感器的探測和決策。這種對于狀態的指示可以大大簡化糾錯和設計優化的過程。

        發光二極管應用起來非常簡單。它們價格低,重量輕,觸摸起來不會發熱,而且目前生產出來的發光二極管的顏色越來越多。

        2、各種不同的部件

        通常來說,幾個支持芯片會把接口集合起來,之后再統一連接到一個微控制器上。支持芯片也可以完成對信號(例如從傳感器和按鈕處來的信號)的預處理功能,這樣就可以使得控制中樞的工作負載有所降低。

        同時,我們也需要其它很多部件,如線路、接頭、電容、電阻、二極管等電子元件都在電路的整體連接中具有重要作用,這里不做詳細說明。

        五、機身

        除非你在制作一個水母或者紙袋機器人,要不然所有部件都必須連接到同一個基本框架上。令人驚奇的是,許多機器人的設計師都沒對于機器人的機身給予足夠的重視。結果到最后,他們的機器人設計成一團糟,要么是在自重的負擔下坍塌,要么就是機器人的四肢移動方式非常詭異。

        設計好的機身不僅需要把各部件連接在一起,而且需要保護各部件免受外力的傷害。不幸的是,最后發現很多自制機器人的機身太脆弱了,它們的線路懸掛在外面,電路板也是暴露出來的。

        機器人機身的另外一個重要的方面是它的視覺效果。無論你的機器人在技術上有多么出色,最終成品的視覺效果會在很大程度上影響觀看者對于你所制作的機器人的評價。

        以上是對機器人的五個部件進行的詳細說明,當我們按要求仔細組裝起來,就成了一個人工智能機器人了。

        要組裝一臺人工智能機器人至少包含以下四個方面的知識:電氣工程(電路和傳感器);機械工程和機械學(齒輪、電動機和機器人骨架);計算機科學(偽智能行為);藝術(表情、設計風格和有趣程度)。

        為了制作一臺出色的智能機器人,創客們不必對每一個領域都要精通。如果你以前正好在以上四領域中聚集了一些相關背景,那么你的制作將更加容易。

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