看清机器人的“芯”
综合报道
从《变形金刚》到《终结者》,功能强大的机器人或许是救世英雄,也可能让地球毁灭。现实中的机器人同样充满吸引力。现代机器人工业已经相当发达,机器人的AI(人工智能)已经可以与人进行语言交流,能记忆接触过的人和物,娱乐型人形机器人甚至可以灵活地跳舞唱歌……
美国机器人协会把机器人看做是专用计算机系统与机械系统的一种结合体。由此可见,CPU(中央处理器)对于机器人是非常关键的。
机器人的CPU主要负责软件系统和机器人AI的计算工作系统。其软件系统包括了传感器等设备的控制接口。机器人的AI系统也就是根据CPU的指令规范以及软件系统的特性来编写的一个人工智能程序。
主流的机器人,特别是人形机器人一般不会采用PC的CPU作为处理器,而是采用专用的软件系统和对应的CPU。比较常见的是采用RISC或者DSP芯片。
RISC芯片(Reduced lnstruction Set Computing)是精简指令运算集的简称。RISC保留最常用和最有效的指令,使得芯片性能提高,功耗也随之降低。
DSP芯片(Digital Signal Process)是数字信号处理器的简称,它要比RISC芯片的结构简单得多。DSP芯片主要是对特定的一系列指令进行快速处理,常用于高级机器人的运动控制处理。有些功能不多、计算并不复杂的机器人直接用DSP芯片作为CPU使用,例如工厂自动流水线上的机器人手臂动作,就是用DSP芯片来完成计算工作的。
索尼公司最新款代号为ERS-7的机器狗宠物AIBO,采用了一颗64位的RISC处理器和32MB内存。通过CPU快速的运算能力,它可以记住180条主人的语音命令,跑动时会自动躲开障碍物,能感应到人手的抚摸,电力快要耗尽的时候还会自己跑去充电,确实相当可爱。为了实现这些功能,CPU必须同时处理来自红外线探测器、数字录音摄像、触觉传感器等各种部件的信号并让机器狗作出相应的反应,还会对特定事件进行记忆,真是相当复杂。
一只宠物狗就已经如此,那么人形机器人当然更复杂了。今年世界机器人综合博览会上索尼又推出了会跳舞的娱乐机器人QRIO,它的代号是SDR-4XⅡ。这个人形机器人可以通过双眼的两个CCD判断物体的距离,两腿行走在不平整的地面上也能很好地保持平衡,即使摔倒也会轻松站起,甚至还可以唱歌跳舞与人交谈。
QRIO机器人具备38个活动关节和67个传感器,如此复杂的结构当然需要强大的计算能力。它的CPU采用了三片64位RISC芯片的集群以及总共192MB的内存。为了辅助计算,还配有23片DSP芯片、29片16位微控制器及16MB容量的闪存。
如今关注机器人的人越来越多,也就诞生了五花八门的机器人活动。
1996年,国际机器人足球联合会创立并举办了第一届机器人世界杯球赛,参赛的机器人从一开始的四轮小车形状逐渐发展到了双脚跑动的人形球员,甚至号称数十年后机器人球队将与世界一流的真人球队一起比赛。看来机器人并不满足于在国际象棋比赛中坐着与人斗智,还要在身体运动上挑战人类的极限了。
