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个人机(PC)与机器人
1.
前言
因机器人的大脑是计算机,因而机器人的研究开发必然要受到计算机发展的影响。20年前个人要拥有计算机,那只是梦想。而现在作为个人日常使用的都是高功能计算机。它由微处理机、个人机(PC:Personal
Computer)以及软件三者构成了这样高的功能。本文在回顾PC普及过程的同时,还论述了今后机器人的研究开发以及产品化问题。
2.
对有关PC的几个现状的认识
2.1 计算机的发展
1964年,由于IBM系统/360的问世,确立了操作系统(Operating
System)的概念,对今后计算机技术的发展影响很大。现在有各种各样的操作系统(OS),但基本概念和原理是一样的。目的是提高应用程序(Application
program )的实用性及对开发的生产性能、使用计算机的资源(CPU
、输入输出装置、通信装置、其它程序等)的
API (
Application Program
Interface)通用化。另一方面,硬件规格要公开,并要确立统一的硬件结构。
IBM 从1981年开始出售IBM
Personal Computer(IBM PC) 到1984年的PC/AT
,都公开了内部的硬件规格。之后又开发出AT
兼容机,扩大了市场(以下的PC即指AT兼容机)。
日本为能用当时的
CPU功能以实际应用速度来进行日语处理,生产了能将汉字ROM装载在各厂家生产的硬件规格上的个人机
。到1990年又开发出在不用特殊硬件的PC上能处理日语的DOS/V。1992年又因开发出日语MS-Windows3.1,个人机的市场发生了很大变化。在这个背景下,在PC上不增加特殊硬件,就能实现以实用速度来处理日语,单靠提高CPU的性能还不够,多数是靠技术的同步。提高CPU的功能,以GUI(Graphical
User Interface)为实用速度,计算机进入市场。今日的PC标准规格是由Microsoft
和Intel两家共同倡导的。
根据(社)日本电子工业振兴会(JEIDA)的统计,1997年1-12月个人机主机的出厂台数为827万台。以一台20万日元计算,约有1兆6,000亿日元的市场规模。
2.2收获递增
M.Mitchell Waldrop的报告文学“COMPLEXITY”的题目在日本被译为“复杂系统”,以现在的水平,可以说不是一本通俗易懂的小说,但还是再版了。该书中Brian
Archur 提出的
increasing returns (‘收获递增’在工程学中称为positive
feedback)。
目前市场应是希望
API 的共同性,这就是我们对“收获递增”过程的看法。
2.3研究开发环境与PC
现在的计算机可以作为分析数据及模拟等的工具,也可以作为通信、信息收集的手段,若没有计算机,研究就会停止。
计算机科学领域,很大因素是因为UNIX的存在,随着使用PC硬件的FreeBSD,Linux等称为PC-UNIX的OS的出现,使之使用它们能很便宜地构筑UNIX环境,灵活应用该资产,构筑网络环境。
作为硬件的开发,则能在PC上进行ASIC等的开发。因采用的是插件型CPU,所以可用PC基开发利用各种实时OS的应用程序。
作为检测工具
,DOS/V以前的已实用化,并开发了用于PC扩展的接口的模拟、数字输入输出的基板,使用检测软件来构筑检测系统。同样将扩展接口插在控制板上,也可用于控制程序等。现在就有个人机NC用于NC机床上的例子。还有将机器人的专用控制器用PC替代。这对实现多自由度控制的动作控制基板很有利。
3.
PC与机器人的市场
研究与市场的关系极为重要。机器人的研究是因为工业要获得利润,而利润又反过来再投资研究。
那机器人又该怎样发展呢?一个可能性是让机器人进入家庭。它无论是从生产规模,还是从对工业界贡献的观点来看,都极其重要。进入家庭就必须要能干家里的任何事情
。在确保人身安全的前提下,完成家里的各项工作,这种机器人的问世,从研究开发方面,还需要相当一段时间。当然也必须转变观念。下面列举几个事例。
本田技研工业公司的自立行走拟人型机器人,索尼公司的宠物机器人使我们大开眼界,震惊的是精湛的设计使机器人以全新的姿态出现。
富士通公司已经用“finfin”在计算机上实现真实假想生命体,可以说是商品观念与销售的完美结合。
上述的事例引发的关键词有“完结性”、“发展性”、“意外性”、“游戏感觉”、“创作物质的欲望”等,把它们集中起来就是宠物机器人。例如,将PC当成大脑,而后通过精湛的设计将它们公开的规格连接到移动机构或操作机上,之后再加上视觉功能等功能扩展用的构成部件,就具有发展性。还有PC的利用,如使用已开发的基板,将机器人定位于“PC的输入输出装置”,可利用PC的流通网。此外,在推进此项工作方面,目前的状况是还没有有关机器人的杂志,只好靠PC的杂志来进行宣传了。这样人们的观念更新也只有靠它了。还有与机器人连接的人-机接口也必须能方便到让一般人使用。若能开发出这样的环境,机器人的应用将会更普及,反过来又能促进其它机器人的开发。
4.
结束语
由于CPU功能的提高、USB及IEEE1394新标准的支撑等,PC的发展势头势不可挡。在求证“穆尔法则”的同时,努力开发适用CPU功能的新领域。
机器人领域不能不看重PC的发展。目前多数正开始在PC上装动作控制器。将来随着动作控制器的标准化,也许会迎来能支撑普及的OS
时代。它也是普及机器人进入家庭的原动力。而且到目前为止
,也只是在研究室里研究各种机器人,这样对研究成果的积累也是很困难的。最好将研究的机器人作为共同的资源来利用。到那时我们又能提供给人们什么样的资源呢?
孙珍芬
译自
“日本ロボット学会誌”
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