機(jī)器人的四大組成部分：主控制器，傳感器，驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行器

大多數(shù)的機(jī)器人無外乎包括下面的幾個(gè)部分，而且這幾大 部分都和人類或動(dòng)物的身體器官能夠一一對(duì)應(yīng)。

1.機(jī)器人的大腦——主控制器

和人類的大腦一樣，機(jī)器人的大腦——主控制器是機(jī)器人Z核心的部件。我們?yōu)闄C(jī) 器人編寫的各種控制程序和人工智能程序都在主控制器中運(yùn)行。機(jī)器人的傳感器得到的 眾多的外界環(huán)境信息傳達(dá)到主控制器，人工智能程序?qū)�這些信息進(jìn)行匯總處理，給各種驅(qū) 動(dòng)器、執(zhí)行器發(fā)出控制命令。機(jī)器人就是以這種方式執(zhí)行各種各樣實(shí)際的任務(wù)。

主控制器具體是什么東西呢?實(shí)際上，它就是一種計(jì)算機(jī)。這里的計(jì)算機(jī)是一個(gè)相 當(dāng)寬泛的概念，它們可不僅指我們家里每天用的個(gè)人計(jì)算機(jī)。除了個(gè)人計(jì)算機(jī)外，還有其 他形形色色的各種計(jì)算機(jī)，小到只有同學(xué)們指甲蓋大小的單片機(jī)(MCU), 大到要裝滿 幾個(gè)大房間的超J計(jì)算機(jī)。而這些計(jì)算機(jī)中Z廣泛用作機(jī)器人控制器的還要數(shù)單片機(jī) 了。同學(xué)們想一想，如果要制造一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)——前面說過了全自動(dòng)洗衣機(jī)也是一 種機(jī)器人，那么用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)作為控制器，是不是就有些“殺雞用牛刀”了呢?這種時(shí) 候，單片機(jī)就可以大展拳腳了。單片機(jī)是典型的“麻雀雖小，五臟俱全”。一片小小的單片 機(jī)中包括了處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)器、數(shù)字輸入/輸出接口、模擬輸入/輸出接口等。本 書中所使用的機(jī)器人的主控制器就是以一個(gè)單片機(jī)為核心。小小的一片單片機(jī)1秒鐘能 做上千萬次的運(yùn)算。

2.機(jī)器人的眼睛、耳朵和觸角——傳感器

如果機(jī)器人只能按照編好的程序指令有一是一、有二是二地行動(dòng)，會(huì)不會(huì)就顯得太 “笨”了呢?科學(xué)家們?cè)缇拖朕k法讓機(jī)器人具備了更高的智能，讓它們能夠根據(jù)環(huán)境的變化做出反應(yīng)。比如現(xiàn)在已經(jīng)有服務(wù)機(jī)器人可以根據(jù)主人家里的溫度變化調(diào)節(jié)空調(diào)、暖氣， 讓人類主人一直處于舒適的環(huán)境中。再比如，在一些博物館中有導(dǎo)游機(jī)器人(見圖1-3)為人們服務(wù)，它們能不知疲倦地帶領(lǐng)游客參觀并且詳細(xì)講解，但是在博物館中，人 來人往，導(dǎo)游機(jī)器人怎么能夠防止自己撞上其他游客呢?這就要靠“傳感器”實(shí)現(xiàn)了。傳 感器就像是人類的眼睛、鼻子、耳朵，或是動(dòng)物的觸角，潛水艇的聲吶。它們可以將環(huán)境 中的聲、光、電、磁、溫度、濕度等物理量轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的大腦——控制器可以處理的電信 號(hào)�？刂破魍ㄟ^讀取這些電信號(hào)很快知道周圍發(fā)生了什么,然后智能程序根據(jù)周圍環(huán)境 的變化作出實(shí)時(shí)響應(yīng)。

3.機(jī)器人的足——驅(qū)動(dòng)器

前面所舉的機(jī)器人的例子，如智能抽水馬桶、全自動(dòng)洗衣機(jī)，都是沒有移動(dòng)能力的機(jī) 器人。但是想想看，會(huì)跑的機(jī)器人也許能更好地幫助人類，我們可不想家里的智能管家機(jī) 器人只能待在一個(gè)房間中，因此，人們制造了一大類可以自由運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，它們被稱為 移動(dòng)機(jī)器人。而幫助它們移動(dòng)的機(jī)械和電子設(shè)備就叫作驅(qū)動(dòng)器。同樣，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器 也是五花八門。大多數(shù)機(jī)器人就像我們?nèi)粘Ｉ�活中常見的各種車輛一樣，是用輪子或者 履帶運(yùn)動(dòng)的。也有機(jī)器人應(yīng)用仿生學(xué)原理，像人或動(dòng)物一樣用兩足、四足或六足運(yùn)動(dòng)。還 有的機(jī)器人可以螺旋槳產(chǎn)生的推力翱翔在天空，可以像蛟龍一樣自由地潛入水下。有了 驅(qū)動(dòng)器的幫助，是不是機(jī)器人變得上山下海，無所不能了呢?圖1-4是采用履帶式驅(qū)動(dòng)的 軍用機(jī)器人。

4.機(jī)器人的手——執(zhí)行器

機(jī)器人的結(jié)構(gòu)中用來實(shí)際完成特定任務(wù)的裝置叫作執(zhí)行器。比如，自動(dòng)售貨機(jī)中，把 貨物取出交給顧客的裝置就是執(zhí)行器。還有一些機(jī)器人的執(zhí)行器更加復(fù)雜，看起來像是 人類的手臂�，F(xiàn)代工廠中的焊接機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、碼垛機(jī)器人都有一只靈活、強(qiáng)壯的 手。也許在工廠中做某些技術(shù)活時(shí)，機(jī)器人還是不如有經(jīng)驗(yàn)的人類師傅。但是在做那些 高強(qiáng)度、重復(fù)性的勞動(dòng)時(shí)，機(jī)器人就會(huì)多面勝出了，它們可以不知疲倦地工作，又快又好地 完成任務(wù)�，F(xiàn)在Z先進(jìn)的機(jī)器人已經(jīng)可以進(jìn)行復(fù)雜的外科手術(shù)了，圖1-5中就是Z先進(jìn) 的外科手術(shù)機(jī)器人。