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로봇 지식

20세기 위대한 발명

2001년 새해의 종소리와 함께 사람들은 21세기를 향해 힘찬 발걸음을 내디뎠습니다. 세기 전환기의 문턱에 서서 과거를 되돌아보고 미래를 기대하는 우리는 설렘과 생각으로 가득 차 있다…

20세기 인류는 눈부신 성취를 이루어냈다. , 양자론과 상대성 이론의 창시부터 원자에너지 응용의 발달, DNA 이중나선 구조의 발견, 정보기술의 도약, 인간 게놈의 초안 작성에 이르기까지 심오한 변화를 가져왔습니다. 세계 과학과 기술에서 일어났습니다. 정보기술, 생명공학, 신소재기술, 선진제조기술, 해양기술, 항공우주기술 등 분야에서 중대한 혁신이 이루어져 사회생산성이 크게 향상되었습니다.

20세기 인류의 가장 위대한 발명품 중 하나로 꼽히는 로봇 기술은 1960년대 초반 등장한 이후 40년의 발전 끝에 눈부신 발전을 이루었다. 탄생-성장-성숙기를 겪으면서 산업용 로봇은 제조업에서 없어서는 안 될 핵심 장비가 되었습니다. 전 세계적으로 약 75만 대의 산업용 로봇이 노동자, 동료들과 함께 다양한 전선에서 싸우고 있습니다. 로봇계의 떠오르는 특수로봇은 휴머노이드 로봇, 농업용 로봇, 서비스 로봇, 수중 로봇, 의료용 로봇, 군용 로봇 등 다양한 용도로 활용될 수 있어 따라잡는 경향이 있다. 그리고 엔터테인먼트 로봇도 속속 출시되며 빠른 속도로 실용화를 향해 나아가고 있습니다.

사람들은 왜 로봇을 개발해야 하는지 자주 묻는다. 우리는 사회, 경제 발전을 위해 로봇의 출현과 급속한 발전이 불가피하다고 말합니다. 이는 사회의 생산 수준과 인간 삶의 질을 향상시켜 인간이 할 수 없거나 할 수 없는 일을 로봇이 사람들을 위해 할 수 있도록 하는 것입니다. 실생활에서는 스프레이 페인팅, 중량물 취급 등 인체에 해를 끼칠 수 있는 작업도 있고, 자동차 용접, 정밀 조립 등 높은 품질을 요구하고 장시간 수행하기 어려운 작업도 있습니다. 등 일부 작업은 현장에 몰입할 수 없습니다. 예를 들어 화산 탐사, 심해 탐사, 우주 탐사 등 일부 작업은 가혹한 환경, 지루하고 반복적인 작업과 같이 인간에게 적합하지 않습니다. 등등. 이곳은 로봇이 자신의 재능을 보여줄 수 있는 곳입니다. 서비스 로봇은 또한 의료, 건강 관리, 청소 및 보안을 제공할 수 있습니다. 수중 로봇은 침몰한 선박을 회수하고 케이블을 깔는 데 도움을 줄 수 있습니다. 엔지니어링 로봇은 산에 올라가 도로를 건설할 수 있습니다. 군용 로봇은 전투에 돌격할 수 있고, 지뢰 제거와 폭탄 제거도 가능합니다.

오늘날 사회에서는 로봇에 대해 많은 혼란이 있습니다. 영화, TV, 소설에서 본 로봇을 아는 친구들은 로봇이 마법의 힘을 지닌 만능 기계라고 생각합니다. 어떤 사람들은 로봇이 인간이고 인간처럼 생겼어야 한다고 생각합니다. 인간처럼 보이지 않으면 어떻게 로봇이라고 부를 수 있을까요? 그러나 실제로는 대다수의 로봇이 인간처럼 보이지 않습니다. 많은 로봇 매니아들을 실망하게 만듭니다. 어떤 사람들은 로봇이 업무에 투입되면 노동자들이 해고될 것이라고 생각하고 로봇을 경쟁자로 간주하며 로봇이 사람들을 위해 많은 유용한 일을 하고 산업 발전을 촉진하며 더 많은 일자리를 창출할 것이라고 기대하지 않습니다. 인간을 위해.

로봇의 정의

과학기술계에서 과학자들은 모든 과학기술 용어에 대해 명확한 정의를 내립니다. 그러나 로봇이 출현한 지 수십 년이 지나면서 로봇의 정의가 내려집니다. 로봇은 여전히 ​​사람마다 다르기 때문에 통일된 의견은 없습니다. 그 이유 중 하나는 로봇이 계속해서 발전하고 있고, 새로운 모델과 새로운 기능이 끊임없이 등장하고 있기 때문입니다. 근본적인 이유는 로봇이 인간의 개념을 포함하고 있어 답하기 어려운 철학적 질문이 되기 때문이다. 로봇이라는 단어가 공상과학 소설에서 처음 탄생한 것처럼, 사람들은 로봇에 대한 환상으로 가득 차 있습니다. 아마도 로봇이 사람들에게 상상과 창조의 여지를 충분히 제공하는 것은 바로 로봇에 대한 모호한 정의 때문일 것입니다.

로봇 명령

사실 사람들이 로봇에 대해 완전한 정의를 내리기를 원하지 않는 것은 아니다. 로봇이 탄생한 이후 사람들은 끊임없이 로봇이 무엇인지 설명하려고 노력해 왔다. 로봇은. 그러나 로봇 기술의 급속한 발전과 정보화 시대의 도래로 인해 로봇이 다루는 콘텐츠는 점점 더 풍부해지고 있으며, 로봇의 정의 역시 끊임없이 풍부해지고 혁신되고 있다.

1886년 프랑스 작가 릴 아담은 자신의 소설 '미래의 전야'에서 인간처럼 생긴 기계에 '안드로이드'라는 이름을 붙였습니다.

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1. 생활 시스템(균형, 걷기, 발성, 몸의 움직임, 느낌, 표현, 움직임 조절 등)

2. 관절을 자유롭게 움직일 수 있는 금속 덮개, A 갑옷의 종류);

3. 인공 근육(위에서 언급한 갑옷은 살, 정맥, 성별 등 다양한 형태를 가짐)

4. 피부(피부색, 역학, 윤곽, 머리카락, 시력, 치아, 발톱 등 포함).

1920년 체코 작가 카렐 차페크는 SF 대본 '로삼의 만능 로봇'을 출간했다. 대본에서 차페크는 체코어 단어 '로보타'를 '로봇'으로 썼고, '로보타'는 노예를 뜻한다. 이 작품은 로봇의 발전이 인간 사회에 끼친 비극적인 영향을 예고하고 있어 많은 관심을 끌었으며 로봇이라는 단어의 유래로 여겨지고 있다. 극중 로봇은 주인의 명령에 따라 감정도 감정도 없이 묵묵히 일하고, 무거운 노동도 지루하게 수행한다. 이후 로삼의 회사는 로봇에 감정을 갖게 하는 데 성공했고, 이로 인해 로봇의 응용분야가 급속도로 늘어났다. 로봇은 공장이나 집안일에 없어서는 안 될 존재가 되었습니다. 로봇은 인간이 매우 이기적이고 불공평하다는 것을 깨닫고 마침내 반항했습니다. 로봇은 뛰어난 신체적, 지적 능력을 가지고 있었기 때문에 인간을 파괴했습니다.

그러나 로봇들은 자신을 만드는 방법도 모르고 곧 멸종할 것이라고 생각하여 인간 생존자를 찾기 시작했지만 소용이 없었다. 결국 다른 로봇들보다 뛰어난 지각력을 지닌 남녀 로봇 한 쌍이 사랑에 빠지게 됐다. 이때 로봇은 인간으로 진화했고, 세상은 다시 살아났다.

차펙이 제기한 문제는 로봇의 안전성과 인지, 자기 재생산의 문제였다. 과학과 기술의 발전은 인간이 원치 않는 문제를 야기할 가능성이 높습니다. 공상과학의 세계는 단지 상상일 뿐이지만, 인간 사회는 이러한 현실에 직면할 수도 있습니다.

로봇이 인간에게 해를 끼치는 것을 방지하기 위해 SF 작가 Asimov는 1940년에 '로봇공학의 3가지 원칙'을 제안했습니다.

1. 로봇은 인간에게 해를 끼치면 안 됩니다.

2. 로봇은 첫 번째 조항에 위배되는 명령을 제외하고 인간의 명령에 복종해야 합니다.

3. 로봇은 첫 번째 조항에 위배되는 명령을 제외하고 스스로를 보호할 수 있어야 합니다.

로봇에게 주어진 윤리 프로그램입니다. 로봇학계에서는 항상 이 세 가지 원칙을 로봇 개발의 지침으로 삼아 왔습니다.

1967년 일본에서 열린 제1회 로봇공학 학술대회에서는 두 가지 대표적인 정의가 제안됐다. 첫 번째는 모리 마사히로(Masahiro Mori)와 에이다 슈헤이(Shuhei Ada)가 제시한 것입니다. "로봇은 이동성, 개성, 지능, 다재다능함, 반기계적 및 반인간적 성격, 자동화, 노예성이라는 7가지 특성을 지닌 유연한 기계입니다." 이 정의를 출발로 모리 마사히로는 로봇의 특성을 표현하기 위해 자동화, 지능, 개성, 반기계적, 반인간적, 조작성, 다양성, 정보성, 유연성, 한계성, 이동성 이미지 등을 제시했다. Kato Ichiro가 제안한 또 다른 것은 다음 세 가지 조건을 갖춘 기계를 로봇이라고 부르는 것입니다.

1. 뇌, 손, 발이라는 세 가지 요소를 가진 개인

2. 접촉식 센서(눈과 귀로 먼 거리의 정보를 수신함) 및 접촉식 센서

3. 균형감각과 고유감각을 갖춘 센서.

의식용 로봇

이 정의는 로봇이 인간과 같아야 함을 강조합니다. 즉, 손으로 작동하고, 발로 움직이고, 두뇌로 작업을 완료해야 한다는 점을 강조합니다. 통합 명령 기능. 비접촉 센서와 접촉 센서는 인간의 얼굴 특징과 동일해 로봇이 외부 환경을 인식할 수 있게 하고, 균형 감각과 고유 감각은 로봇이 자신의 상태를 인식하는 데 없어서는 안 될 센서이다. 여기서 설명하는 것은 산업용 로봇이 아닌 자율 로봇이다.

로봇의 정의는 다양하고, 그 이유는 어느 정도 모호한 부분이 있기 때문이다. 동물은 일반적으로 위와 같은 요소를 가지고 있으므로 로봇은 인간과 유사한 기계로 이해되지만, 로봇은 넓은 의미에서 동물과 같은 기계로 이해될 수도 있습니다.

1988년 프랑스의 에스피오(Espio)는 로봇을 “로봇공학이란 센서 정보를 기반으로 미리 계획된 운영체제를 설계하고, 이 시스템을 연구 대상으로 활용하는 것을 의미한다”고 정의했다.

1987년 국제표준화기구(International Organization for Standardization)는 산업용 로봇을 다음과 같이 정의했습니다. "산업용 로봇은 다양한 작업을 완료할 수 있는 작동 및 이동 기능의 자동 제어를 갖춘 프로그래밍 가능한 작동 기계입니다."

중국 과학자들은 로봇에 대해 다음과 같이 정의합니다. "로봇은 자동화된 기계입니다. 차이점은 이 기계가 인식, 계획, 행동, 협업 등 인간이나 생명체와 유사한 일부 지능적 능력을 가지고 있다는 것입니다. 유연성이 높다." 미지의, 불확실한 환경에서 작동하는 로봇을 연구하고 개발하는 과정에서 사람들은 로봇 기술의 본질이 지각, 의사결정, 행동, 상호작용 기술의 결합이라는 것을 점차 깨닫게 됩니다. 로봇 기술의 지능성에 대한 사람들의 이해가 깊어짐에 따라 로봇 기술은 인간 활동의 다양한 분야에 침투하기 시작했습니다. 이러한 분야의 응용 특성을 결합하여 사람들은 감지, 의사 결정, 행동 및 상호 작용 기능을 갖춘 다양한 특수 로봇과 다양한 지능형 기계를 개발했습니다. 예를 들어 모바일 로봇, 마이크로 로봇, 수중 로봇, 의료 로봇, 군사 로봇, 공중우주로봇, 엔터테인먼트 로봇 등 다양한 작업과 특수 환경에 대한 적응성 역시 로봇과 일반 자동화 장비의 중요한 차이점입니다. 이러한 로봇의 모습은 원래의 휴머노이드 로봇 및 산업용 로봇의 형태와는 거리가 멀고 다양한 응용 분야의 특수한 요구 사항에 더 부합하며 기능과 지능도 크게 향상되어 더 많은 새로운 가능성을 열어줍니다. 로봇공학 기술의 발전 가능성.

중국공정원 회장 송지안은 "로봇공학의 진보와 응용은 20세기 자동제어의 가장 확실한 성과이며, 가장 높은 의미의 자동화"라고 지적했다. 현대 세계." 로봇 기술은 여러 학문 분야의 발전 결과를 통합하고 첨단 기술의 발전 영역을 대표하며 인간 생활의 응용 분야로의 지속적인 확장으로 인해 국제 사회는 로봇 기술의 역할과 영향력을 다시 인식하게 되었습니다.

로봇 분류

로봇을 분류하는 방법에 대한 통일된 국제 표준은 없습니다. 일부는 하중 중량에 따라, 일부는 제어 방법에 따라, 일부는 자유도에 따라 분류됩니다. , 일부는 구조별로 나누어지고, 일부는 응용 분야별로 나누어집니다. 일반적인 분류 방법은 표에 나와 있습니다.

분류 이름

간략한 설명

작업 로봇

자동으로 제어할 수 있으며 반복적으로 프로그래밍할 수 있고 여러 자유도를 가지며 고정 또는 이동이 가능하며 관련 자동화 시스템에 사용됩니다.

프로그래밍 가능한 로봇

미리 요구되는 순서와 조건에 따라 로봇의 기계적 움직임을 순차적으로 제어합니다.

로봇 교육 및 재현

안내 또는 기타 방법을 통해 먼저 로봇 동작을 교육하고 작업 프로그램을 입력하면 로봇이 자동으로 작업을 반복합니다.

CNC형 로봇

로봇을 움직이게 할 필요가 없으며, 수치나 언어 등을 통해 로봇을 학습시키고, 학습된 정보를 바탕으로 로봇이 동작을 수행합니다. .

감각 제어 로봇

센서에서 얻은 정보를 사용하여 로봇의 움직임을 제어합니다.

적응형 제어 로봇

로봇은 환경 변화에 적응하고 자신의 행동을 제어할 수 있습니다.

학습 제어 로봇

로봇은 업무 경험을 '경험'하고 특정 학습 기능을 가지며 업무에서 '학습된' 경험을 사용할 수 있습니다.

지능형 로봇

인공지능을 이용해 자신의 행동을 결정하는 로봇입니다.

우리나라 로봇 전문가들은 응용 환경에 따라 로봇을 크게 산업용 로봇과 특수 로봇 두 가지로 분류한다. 소위 산업용 로봇은 산업 현장을 지향하는 다관절 조작기 또는 다자유도 로봇을 말합니다. 특수로봇은 산업용 로봇 이외의 다양한 첨단 로봇으로 비제조업에서 인간에게 봉사하는 서비스 로봇, 수중 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 군용 로봇, 농업용 로봇, 로봇 기계 등을 포함한다.

특수 로봇 중에는 서비스 로봇, 수중 로봇, 군용 로봇, 마이크로 오퍼레이션 로봇 등 일부 분야가 빠르게 발전하고 독립적인 시스템을 형성하는 경향이 있다. 현재 국제 로봇 공학자들은 로봇을 응용 환경에 따라 제조 환경의 산업용 로봇과 서비스용 로봇, 비제조 환경의 휴머노이드 로봇으로 분류합니다. 이는 우리나라의 분류와 일치합니다.

고대 로봇

로봇이라는 단어의 출현과 세계 최초의 산업용 로봇의 출현은 모두 최근 수십 년 사이의 일이다. 그러나 인간의 로봇에 대한 환상과 추구는 3000년이 넘는 역사를 가지고 있다. 인간은 인간을 대신하여 다양한 작업을 수행할 수 있는 인간과 유사한 기계를 만들고 싶어합니다.

로봇 마차

서주 시대에 우리 나라의 숙련된 장인인 염사가 노래하고 춤추는 배우를 개발했는데, 이는 우리 나라에서 가장 먼저 기록된 로봇이었습니다.

말경(春秋)에 우리 나라의 유명한 목수인 노반(魯牌)도 기계 발명가였다. 『묵경』에 따르면 그는 한때 날 수 있는 나무 새를 만들었다고 한다. "3 일"의 공기는 우리나라 근로자들의 지혜와 지혜를 구현합니다.

기원전 2세기, 알렉산더 시대의 고대 그리스인들은 가장 원시적인 로봇인 오토마톤을 발명했습니다. 물, 공기, 증기의 힘으로 움직이는 움직이는 조각상입니다. 스스로 문을 열고 증기의 도움으로 노래를 부를 수도 있습니다.

1800년 전 한나라 때 위대한 과학자 장형(張興)은 지진계뿐 아니라 길리 북 수레도 발명했다. 북 수레가 1마일을 이동할 때마다 차에 탄 나무꾼이 북을 한 번씩 치고, 10마일마다 종소리가 울립니다.

후한 삼국시대, 촉수상 제갈량이 '목소와 유말'을 만드는 데 성공해 군수물자를 수송하고 전선의 전쟁을 지원하는 데 사용했다.

1662년 일본의 다케다 오미가 시계 기술을 이용해 자동 기계 인형을 발명해 오사카 도톤보리에서 공연했다.

1738년 프랑스의 재능 있는 기술자 잭 드 백슨(Jack de Vaxon)은 꽥꽥거리고, 수영하고, 마시고, 먹고 배설할 수 있는 로봇 오리를 발명했습니다. Waxon의 원래 의도는 의료 분석을 위해 생물학적 기능을 기계화하는 것이었습니다.

글쓰기 로봇

당시 자동인형 중 가장 뛰어난 것은 스위스의 시계 제작자 잭 도로스(Jack Dauros)와 그의 아들 리 루이스 도로스(Leigh-Louis Dauros)였다. 1773년에는 자동쓰기인형, 자동놀이인형 등을 잇달아 출시했다. 그들이 만든 자동인형은 톱니바퀴와 시계태엽의 원리를 이용해 만들어졌다. 그들 중 일부는 붓과 물감으로 그림을 그렸고, 일부는 잉크에 담근 거위 깃털을 사용하여 글을 썼습니다. 그들의 구조는 독창적이고 의상도 화려하여 유럽에서 큰 인기를 끌었습니다. 당시의 기술적인 한계로 인해 이 인형들은 실제로 키가 1미터나 되는 거대한 장난감이었습니다. 오늘날 보존된 최초의 로봇은 스위스 누사티에 역사박물관에 있는 소녀 인형으로, 두 손의 열 손가락으로 오르간의 건반을 눌러 오늘날에도 여전히 정기적으로 연주되고 있습니다. 방문객들이 즐길 수 있도록 고대인의 지혜를 보여줍니다.

19세기 중반, 자동인형은 공상과학파와 기계제작파라는 두 학파로 나뉘었고, 각각 문학, 예술, 현대 기술 분야에서 각자의 자리를 찾았습니다. 1831년 괴테는 『파우스트』를 출간하고 1870년에는 인공인간 『살인』을 창조했고, 호프만은 1883년 자동인형을 주인공으로 한 작품 『코펠리아』를 출간했고, 콜로디의 『인형』 『모험』이 나왔다. 미래의 전야'는 1886년에 출간되었습니다. 기계 제조 측면에서 무어는 1893년에 "스팀 맨(Steam Man)"을 만들었습니다. "스팀 맨(Steam Man)"은 증기에 의존하여 다리를 움직여 원을 그리며 움직였습니다.

20세기에 들어서면서 로봇의 연구개발은 더욱 많은 관심과 지지를 받게 되었고, 1927년에는 미국 웨스팅하우스 회사의 엔지니어인 웬츨리(Wentzley)가 만든 실용적인 로봇도 속속 등장했다. 최초의 로봇 "Telegraph Box"가 뉴욕 세계 박람회에 전시되었습니다. 몇 가지 질문에 답할 수 있는 무선 송신기를 갖춘 전기 로봇이지만 로봇은 움직일 수 없습니다. 1959년 미국에서 최초의 산업용 로봇(프로그래밍 가능, 원좌표)이 탄생하여 로봇 개발의 새로운 시대를 열었습니다.

현대 로봇

현대 로봇에 대한 연구는 20세기 중반부터 시작되었으며, 그 기술적 배경은 컴퓨터와 자동화의 발달, 원자력의 개발과 활용이다. .

로봇 자동차 용접 생산 라인

1946년 최초의 디지털 전자 컴퓨터가 등장한 이후 컴퓨터는 고속, 대용량, 저가를 향해 발전하면서 눈부신 발전을 이루었습니다.

대량생산의 절실함은 자동화 기술의 진보를 촉진시켰고, 그 결과 중 하나가 1952년 CNC 공작기계의 탄생이었다. CNC 공작기계 관련 제어 및 기계부품에 대한 연구는 로봇 개발의 초석을 다졌습니다.

한편, 원자력 연구실의 가혹한 환경에서는 인간을 대신하여 방사성 물질을 처리하기 위한 특정 작동 기계가 필요합니다. 이러한 요구를 배경으로 미국 원자력위원회 산하 아르곤연구소는 1947년 원격조종 매니퓰레이터, 1948년 기계식 마스터-슬레이브 매니퓰레이터를 개발했다.

리벳팅 로봇

1954년 미국의 다이볼(Dai Vol)이 최초로 산업용 로봇 개념을 제안해 특허를 출원했다. 이 특허의 핵심은 서보 기술을 사용해 로봇의 관절을 제어하고 인간의 손을 이용해 로봇의 움직임을 학습할 수 있다는 점이다. 이것이 소위 교시 재생 로봇이다. 기존의 거의 모든 로봇이 이 제어 방식을 채택하고 있습니다.

로봇 제품의 최초 실용모델(교육복제)은 1962년 미국 AMF사가 출시한 'VERSTRAN'과 UNIMATION사가 출시한 'UNIMATE'였다. 이러한 산업용 로봇의 제어 방식은 CNC 공작기계와 거의 유사하지만, 외형 특성은 주로 인간과 유사한 손과 팔로 구성되어 있습니다.

1965년 MIT의 로봇은 간단한 빌딩 블록을 식별하고 찾을 수 있는 비전 센서가 장착된 최초의 로봇 시스템을 시연했습니다.

로봇개

1967년 일본은 인공손연구회(현 생체모방기구연구회)를 설립했고, 같은 해 제1회 일본 로봇학술대회가 개최됐다.

제1회 국제산업로봇학술대회는 1970년 미국에서 개최됐다. 1970년 이후 로봇 연구가 급속도로 대중화되었습니다.

1973년 Cincinnati Milacron의 Richard Haun은 소형 컴퓨터로 제어되는 최초의 산업용 로봇을 만들었습니다. 이 로봇은 유압식으로 구동되며 최대 45kg의 하중을 들어 올릴 수 있습니다.

일본에서 산업용 로봇이 본격적으로 대중화되기 시작한 것은 1980년이 되어서야 그해를 '로봇의 해'라고 불렀습니다.

이후 일본에서는 산업용 로봇이 크게 발전해 일본은 '로봇 왕국'이라는 명성을 얻게 됐다.

자율 잠수정

컴퓨터 기술과 인공지능 기술의 비약적인 발전으로 로봇의 기능성과 기술 수준이 크게 향상되었으며, 이동형 로봇과 로봇의 비전 등의 기술 촉각과 촉각이 대표적이기 때문이다. 이러한 기술의 발전으로 인해 로봇 개념의 확장이 추진되고 있다. 1980년대에는 느끼고, 생각하고, 결정하고, 행동하는 능력을 갖춘 시스템을 지능형 로봇이라고 부르는데, 이는 폭넓은 의미를 지닌 일반적인 개념이다. 이 개념은 로봇 기술의 연구와 응용을 안내할 뿐만 아니라 수중 로봇, 우주 로봇, 공중 로봇, 지상 로봇, 마이크로 로봇 및 기타 다양한 목적을 위한 로봇 개발을 위한 거대한 공간을 제공합니다. 속속 나오고, 많은 꿈이 현실이 되었습니다. 로봇기술(센싱기술, 지능기술, 제어기술 등)이 다양한 분야로 확산, 침투되면서 다양한 새로운 기계, 즉 로봇기계가 탄생하게 되었습니다. 최근 정보기술과의 상호작용과 통합으로 인해 '소프트웨어 로봇', '네트워크 로봇'이라는 명칭이 생겨났는데, 이는 로봇의 혁신적 활력을 보여주는 것이기도 합니다.

로봇 손

로봇이 동물의 행동 특성 중 일부를 모방하려면 당연히 동물 두뇌의 기능도 일부 가져야 합니다. 로봇의 뇌는 우리에게 익숙한 컴퓨터이다. 하지만 단순히 컴퓨터가 명령을 내리는 것만으로는 충분하지 않습니다. 가장 기본적인 것은 로봇에 다양한 감각 기관을 갖추는 것입니다.

여기서는 로봇의 "손"과 "발"을 소개하는 데 중점을 둡니다.

로봇은 컴퓨터가 내리는 '명령'에 따라 움직일 수 있도록 '손'과 '발'이 있어야 한다. "손"과 "발"은 명령을 실행하는 메커니즘일 뿐만 아니라 우리가 일반적으로 "터치"라고 부르는 인식 기능도 가져야 합니다. 동물과 인간의 청각, 시각 기관은 모든 자연 정보를 감지할 수 없기 때문에 촉각 기관이 존재하고 발달합니다. 동물은 물체의 부드러움, 단단함, 차가움, 열기 등을 느끼기 위해 촉각 기관에 의존합니다. 어둠 속에서 사물을 선명하게 볼 수 없을 때, 그것을 알아내기 위해 손으로 만져야 하는 경우가 많습니다. 뇌가 손과 발을 제어하여 지정된 작업을 완료하려면 손과 발의 접촉에서 얻은 정보를 뇌에 다시 공급하여 움직임을 조정하고 적절하게 만들어야 합니다. 따라서 우리가 로봇에 설치하는 손은 "접촉"할 수 있고 인식 기능을 갖춘 한 쌍의 능숙한 "손"이어야 합니다.

로봇 손은 일반적으로 사각형 손바닥과 관절이 있는 손가락으로 구성됩니다. 촉각을 높이기 위해 탄성 접점이 있는 터치 감지 요소(예: 민감한 스프링 동력계)가 손바닥과 손가락에 설치됩니다. 따뜻함과 차가움을 느끼고 싶다면 열 센서를 설치할 수도 있습니다. 물체가 터치되면 터치 감지 요소는 접촉 신호를 방출하고, 그렇지 않으면 신호를 방출하지 않습니다. 각 너클의 연결축에는 섬세한 전위차계(회전을 이용해 회로의 저항을 변화시켜 전류 신호를 출력하는 부품)가 장착되어 있어 손가락의 굽힘 각도를 '모양 굽힘 정보'로 변환할 수 있습니다. 각 관절에서 생성된 형상 굽힘 정보와 "접촉 정보"가 전자 컴퓨터로 전송되어 계산을 통해 조작자가 파지한 물체의 모양과 크기를 신속하게 판단할 수 있습니다.

이제 로봇의 손에는 능숙한 손가락, 손목, 팔꿈치, 견갑골 관절이 있어 유연하게 늘리고 흔들 수 있으며 손목도 회전하고 구부릴 수 있습니다. 쥐고 있는 물건의 무게는 손가락에 달린 센서를 통해서도 느낄 수 있다. 이미 인간 손의 기능이 많다고 할 수 있다.

많은 실제 상황에서 이러한 복잡한 다중 섹션 인공 손가락이 반드시 필요한 것은 아니며 다양한 각도에서 물체에 도달하고 이동할 수 있는 집게 모양의 손가락만 필요합니다. 1966년 미 해군은 수심 750m에서 비행기 추락 사고로 스페인 해안에 떨어진 수소폭탄을 회수하기 위해 집게 모양의 의수를 장착한 로봇 '코보(Covo)'를 투입했다. 1967년 미국 우주선 '프로브 3호'가 원격 조종 로봇을 달에 보냈다. 지구상의 사람들의 통제하에 약 2제곱미터 면적의 달 표면 깊이 40cm에서 토양 샘플을 파고 이를 정해진 위치에 배치할 수 있으며 샘플에 대한 예비 분석도 수행할 수 있다. , 토양의 질, 무게 등을 결정합니다. 이는 유인 우주선 '아폴로'가 달에 착륙할 수 있는 길을 열었습니다.

로봇 눈

인간의 눈은 인간 정보의 80% 이상이 시각을 통해 획득된다. 기계도 인간을 닮을 수 있도록 '인공 눈'을 만들 수 있을까? 어떻게 단어를 읽고, 단어에 하이픈을 연결하고, 사물을 이런 식으로 보는지는 지능형 자동화의 중요한 주제입니다. 기계 인식의 이론, 방법 및 기법을 패턴 인식이라고 합니다. 소위 패턴은 식별된 사건이나 과정을 의미하며 텍스트, 그림 등과 같은 물리적 개체일 수도 있고 기후 등과 같은 추상적인 가상 개체일 수도 있습니다. 기계 인식 시스템은 인간의 시각 시스템과 유사하며 정보 획득, 정보 처리 및 특징 추출, 의사 결정 분류 및 기타 부분으로 구성됩니다.

기계 인식

우리 모두 알고 있듯이, 우편함에 넣은 편지는 여러 곳으로 보내기 전에 우체국 직원이 분류해야 합니다. 한 사람이 하루에 2~3,000통의 편지만 분류할 수 있습니다. 이제 기계 분류를 사용하면 효율성이 10배 이상 향상될 수 있습니다. 기계 문자 인식의 원리는 인간 문자 인식 과정과 거의 유사합니다. 먼저 입력된 우편번호를 분석하여 특징을 추출한다. 입력값이 6자라면 하단에 원형이 있고 좌측상단에 직선도로 또는 회전길이 있는 것이 특징이다. 두 번째 단계는 비교, 즉 이러한 특징을 원래 기계에 지정된 0부터 9까지의 10개 기호의 특징과 비교하는 것입니다. 특징이 가장 유사한 숫자가 바로 그 숫자입니다. 이러한 유형의 인식을 실제로 분류라고 합니다. 패턴 인식 이론에서는 이 방법을 통계적 인식 방법이라고 합니다.

로봇인식 연구결과는 우편시스템 활용 외에도 필기프로그램 직접입력, 관공서자동화, 통장계산, 통계, 자동조판 등에도 활용될 수 있다.

기계 도면 인식

기존 공작기계 부품 처리는 전적으로 작업자가 도면을 읽는 데 달려 있습니다. 로봇을 사용하여 도면을 식별할 수 있습니까? 이것은 기계 이미지 인식의 문제입니다. 기계영상 인식 방법에는 위에서 언급한 통계적 방법 외에도 인간의 인식 과정에서 시각과 언어의 연관성을 기반으로 하는 언어적 방법도 포함된다. 이미지를 직선, 대각선, 다중선, 점, 호 등 몇 가지 기본 요소로 분해하고 이들이 이미지를 형성하는 규칙을 연구합니다. 즉, 구조부터 시작하여 어떤 유형의 "문장"인지 확인합니다. 패턴"으로 인식할 이미지가 속하는지, 미리 지정된 구문을 준수하는지 여부를 결정합니다. 이 원리에 따르면 구문이 정확하면 인식할 수 있습니다.

기계 이미지 인식은 현대 산업, 농업, 국방, 과학 실험 및 의료 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 많은 이미지 처리 및 인식 문제를 수반합니다.

물체의 기계 인식

물체의 기계 인식은 3차원 인식 시스템입니다. 일반적으로 정보 입력 시스템으로는 텔레비전 카메라가 사용된다. 사람들이 장면을 인식하기 위해 주로 명암 정보, 색상 정보, 거리 정보 등에 의존한다는 원리에 따라, 사물 인식 시스템 역시 이 세 가지 정보를 입력하지만 방식이 다릅니다. TV 카메라의 촬영 방향이 다르기 때문에 모서리 수, 꼭지점 수, 평행선 그룹 수 등 큐브 고유의 특성을 추출하고, 컴퓨터에 미리 저장된 객체 특징 테이블을 식별합니다.

현재 기계는 단순한 모양의 물체를 인식할 수 있습니다. 또한, 곡선형 물체, 전자부품 등 복잡한 형태의 물체를 인식하고, 실외 장면을 인식하는 연구도 진행 중이다. 객체 인식은 주로 공산품의 외관 검사, 공작물의 분류 및 조립 등에 사용됩니다.

로봇 코

사람은 물질의 냄새를 맡고 주변 물질의 화학적 구성을 구별할 수 있습니다. 이는 모두 비강 상부의 접착 몰드 부분에 의해 이루어집니다. 인간의 코 중 이 부분에는 불과 5제곱센티미터의 면적에 500만 개의 후각 세포가 분포되어 있습니다. 후각 세포는 물질에 의해 자극을 받고 신경 자극을 생성하여 뇌로 전달되어 후각을 느끼게 됩니다. 인간의 코는 실제로 매우 정교한 가스 분석기입니다. 인간의 코는 매우 민감합니다. 250억 개의 에틸메르캅탄(특이한 냄새가 나는 특수 화학물질)을 1리터의 물에 넣어도 인간의 코는 냄새를 맡을 수 있습니다.

로봇의 코도 자동 가스 분석기로 만들어져 있다. 우리나라는 후각기기 개발에 성공했는데, 이 가스분석기는 아세톤, 클로로포름 등 40여종의 가스 냄새를 맡을 수 있을 뿐만 아니라 일산화탄소 냄새도 맡을 수 있다(즉, 냄새를 맡을 수는 없지만 사망에 이르게 할 수 있다). 가스). 이 후각계에는 ​​이산화주석, 염화팔라듐 및 기타 소결 물질(비강 접착제 틀과 동일)로 만들어진 탐침이 있습니다. 특정 유형의 가스를 만나면 저항이 변화하여 전자 회로를 통해 해당 표시를 만들고 빛이나 소리로 경보를 울릴 수 있습니다. 동시에 이 후각 센서는 지하에 매설된 파이프라인의 공기 누출 위치를 감지하는 데에도 사용할 수 있습니다.

현재 다양한 원리를 이용해 제작된 자동 가스 분석기는 유독가스 탐지, 우주선 조종석의 가스 성분 분석, 환경 모니터링 등에 널리 사용되는 다양한 종류가 있다.

이러한 가스 분석기의 원리와 표시는 전기적 현상과 관련이 있어 전자코라고 부릅니다. 전자 코와 전자 컴퓨터를 결합하면 로봇의 후각 시스템을 만들 수 있습니다.

로봇 귀

인간의 귀는 눈 다음으로 중요한 감각 기관입니다. 음파가 고막에 부딪혀 청각 신경에 자극이 전달됩니다. ​​뇌, 따라서 인간의 청력을 유발합니다. 로봇 귀는 일반적으로 "마이크"나 테이프 레코더를 사용하여 만들어집니다. 우주로 보내진 원격 조종 로봇의 귀는 그 자체가 무선 수신기이다.

사람의 귀는 매우 민감합니다. 우리가 들을 수 있는 가장 희미한 소리도 고막에 제곱센티미터당 수십억분의 1킬로그램의 압력을 가합니다. 이 압력은 대기압의 수십억분의 1에 불과합니다. 그러나 티탄산바륨이라는 압전 물질로 만들어진 '귀'는 인간의 귀보다 더 민감합니다. 성냥개비처럼 작은 물체에서 반사되는 음파도 이 귀를 통해 선명하게 '들을 수' 있습니다.

그러한 귀를 사용하여 곡물 저장고를 모니터링하면 2~3kg의 곡물 속에서 작은 곤충이 기어다니는 소리를 정확하게 "들을" 수 있습니다.

압전재료로 만들어진 '귀'가 소리를 들을 수 있는 이유는 압전재료가 장력이나 압력을 가하면 전압이 발생하고, 이 전압이 회로에 변화를 일으킬 수 있기 때문이다. 이러한 특성을 압전 효과라고 합니다. 음파의 작용에 따라 지속적으로 늘어나거나 압축되면 소리 신호에 따라 변화하는 전류가 생성됩니다. 이 전류는 증폭기에 의해 증폭되어 전자 컴퓨터(인간 두뇌의 청각 영역에 해당)로 전송됩니다. ) 처리를 위해 로봇은 소리를 들을 수 있습니다.

그러나 소리를 듣는 것은 첫 번째 단계에 불과합니다. 더 중요한 것은 다양한 소리를 인식할 수 있다는 것입니다. 현재 사람들은 특정인이 아닌 사람의 음성을 99% 인식할 수 있는 장치 개발에 성공했습니다. 이 기술을 통해 전자 컴퓨터는 "순종"을 시작할 수 있습니다. 이는 전자 컴퓨터 운영자에 대한 특별한 요구 사항을 크게 줄일 것입니다. 작업자는 입으로 전자 컴퓨터에 직접 지시를 내릴 수 있어 기계를 작동할 때 입과 귀가 유휴 상태인 동안 손과 눈이 바쁘게 돌아가는 상황이 달라집니다. 한 사람이 음성으로 동시에 모든 방향의 기계를 제어할 수 있고, 위층과 아래층의 기계에 동시에 지시를 내릴 수도 있으며, 조명이 필요하지 않아 야간이나 지하 작업에 매우 적합합니다. 이 기술은 전화 자동 응답, 티켓 예약, 정보 검색 등의 서비스 자동화 프로세스도 크게 가속화했습니다.

사람들은 로봇이 어떻게 소리를 통해 사람들의 정신 상태를 식별할 수 있는지 연구하고 있습니다. 사람들은 미래의 로봇이 사람들이 말하는 것을 이해할 뿐만 아니라 사람들의 기쁨, 분노, 놀라움, 망설임, 모호함 및 기타 감정도 이해할 수 있기를 바랍니다. . 이는 로봇 응용에 큰 개발 공간을 가져올 것입니다.

로봇이 없으면 사람은 기계가 된다

사회가 발전함에 따라 사회적 노동 분업은 점점 더 세분화되고 있으며, 특히 현대의 대규모 생산에서는 일부 사람들이 단지 매일같이 나사를 조이는 기계, 같은 부품에 너트를 꽂고 하루 종일 실만 연결하는 사람들도 있다. 영화 모던타임즈처럼 사람들은 끊임없이 소외감을 느끼고 각종 직업병이 생기기 시작한다. 그래서 사람들은 자신을 대신하여 일하기 위해 어떤 종류의 기계를 사용하기를 강력히 희망합니다. 그래서 사람들은 지루하고 단조롭고 위험한 작업을 수행하는 사람들을 대체할 로봇을 개발했습니다. 로봇의 출현으로 인해 일부 근로자는 원래의 일자리를 잃었고 일부 사람들은 로봇에 적대적이 되었습니다. “로봇이 일하게 되면 사람들은 해고될 것이다.” 우리나라뿐만 아니라 미국 등 일부 선진국에서도 이런 견해를 갖고 있는 사람이 있다. 사실 이런 걱정은 필요하지 않습니다. 첨단 기계와 장비는 노동 생산성과 제품 품질을 향상시키고 더 많은 사회적 부를 창출하며 필연적으로 더 많은 고용 기회를 제공할 것이라는 점은 인류 생산 발전의 역사를 통해 입증되었습니다. 새로운 것의 출현에는 장점과 단점이 있지만 단점보다 장점이 더 크고 사람들에게 빨리 인식됩니다. 예를 들어, 자동차의 출현으로 인력거꾼과 짐꾼의 사업이 일부 사라졌을 뿐만 아니라, 교통사고로 이어지는 경우가 많아 인명과 재산에 위협이 되고 있다. 사람들은 자동차의 이러한 단점을 보아왔지만 여전히

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