1.2　现代移动机器人

在2000年，Walter的用真空管供能的海龟和Nilsson的庞大的处理器成了博物馆里的遗迹，现在，机器人都用整齐、便携又易用的硬件设计。像PR2或ASIMO或甚至AIBO这样的高端机器人已经成为人类社会的一部分，不仅是由于价格，还由于这些机器人仍然在被开发为一个积极主动参与人类活动的生态位。机器人现在在不同的领域里工作：在博物馆里作为交互式的导游；在办公室环境中作为咖啡传递员；在舞台剧里作为各种演员；作为足球运动员；作为老年人的助手帮助他们做日常琐事；绘制遥远行星上的未知地形；作为机器人护士照顾病人；作为新闻播报员进行实时新闻播报。机器人还能应用于其他类似的领域。

尽管带轮式基座且差速传动的机器人通常叫作“移动机器人”，那些有两条腿的机器人叫“二足机器人”，那些有类似人类外骨骼和腿部的机器人叫作“类人机器人”，但是却没有广义的分类方案。

Khepera

EPFL在20世纪90年代末开发出了Khepera，在K-Team Corporation的推动下走向了商业化，广泛用于教育和研究。该机器人通常被认为是进化机器人发展的一个重要方面。如图所示就是Khepera最原始的版本。摘自Fong et al.^[107]，Elsevier授权许可。

最先进的机器人装备着用于物体识别的视觉模块、用于语言处理和基于语音的人机交互的自然语言处理模块、特定操作的附加信息和规则以及一个学习模块。遥控和远程呈现（如图1.12所示），以及使用SLAM算法构建地图，一直是现代机器人的基本功能，通常都会由制造商提供。

图1.12　远程呈现和遥控一般是现代机器人的基本功能，大多数机器人软件套件都会支持这两个功能。如图所示，远程呈现机器人缺少自主性，在一定的距离被遥控，控制者可以通过视觉（屏幕）和语音（麦克风）频道来与机器人所在本地环境的人进行交流。当沟通交流开始通过虚拟现实进行时，远程呈现就是通向未来的第一步。左边是Anybots QA，右边是iRobot的Ava 500，两张图片均由commons.wikimedia.org提供，SA 3.0授权

Roomba

iRobot公司在2002年开发的Roomba是一款真空吸尘器扫地机器人。在用真空吸尘器扫地时，Roomba遇到障碍物会改变方向。它还可以检测到边缘，以此来防止它跌下楼梯。为了辅助真空吸尘和扫地过程，这个机器人有一对刷子，分别向相反的方向转动，来帮助扫除地板上的灰尘。图中为Roomba 780。图片由commons.wikimedia.org提供，CC许可。

有了Arduino以及类似的开发板和Raspberry Pi和ODROID等小而易用的处理器，机器人的开发路线变得更简单、更模块化了。Microsoft Kinect的运动传感和其他类似的设备已经为在严格的预算下开发高质量的机器人提供了康庄大道。

Pioneer机器人

Pioneer在当今研究者中很受欢迎。它在Georgia的Activ-Media Robotics被开发出来，装配有一个由8个前向声呐和8个可选的后向声呐组成的环。这个基础机器人能够最快以1.6米每秒的速度前进，最大负荷重达23千克。图中是一个变体，在Pioneer的基座加了一个机械手。图片由commons.wikimedia.org提供，CC许可。

一些机器人比较受本科生的喜爱，如Khepera和Pioneer，一些大学也已经把PR2作为机器人课程的一部分。对于业余爱好者，Roomba、iBot和LEGO Mindstorms是比较便宜的选择。Roomba是一个真空吸尘器扫地机器人，但它得到了业余机器人爱好者们的广泛接受。iRobot很像Roomba，但是没有真空吸尘器部分，它也为机器人热爱者提供了一个独立的平台iCreate。

Erratic机器人

Erratic是Videre在2000年设计并开发的Pioneer机器人克隆。它在学术界已经得到了应用，而且经常安装有SICK和HOKUYO激光。图中是利用Gazebo仿真生产出的Erratic模型。

Khepera已经经历了四代。这个机器人是由Jean-Daniel Nicoud和他在EPFL的团队设计的，作为一个易用的实验与训练平台，可以用于本地导航、人工智能、集体行为等的实验和训练。它是使用Motorola 68331处理器在20世纪90年代开发出来的。最新的第四版机器人装配有8个红外传感器、5个超声波传感器、Wi-Fi、蓝牙、加速度计、陀螺仪、彩色摄影机，并使用了800兆赫兹的ARM Cortex-A8处理器。定价为2700美元。

Turtlebot

2010年年末，Melonee Wise和Tully Foote在Willow Garage（柳树车库）开发了Turtlebot。图中为Turtlebot 2，配有Yujin Kobuki基座、Kinect传感器、可用作具有BSD许可开源硬件的双核处理器笔记本电脑，定价约1000美元。这个机器人受ROS社区支持，在多所大学的机器人实验课程中使用。

在机器人领域，总是有对高质量的模拟器的需求，出于极端的物流和成本的考虑，不能在每个实验中都用真实的机器人。作为对比，最早的二维模拟器主要应用于路径规划，比如Karel和Rossum的Playhouse（RP1），三维模拟器如Webots和Microsoft Robotics Developer Studio（Microsoft RDS,MRDS）提供了额外的设计能力和近似真人的机器人模型。现在，Gazebo作为一个独立项目，也作为ROS的一部分，是最好的机器人模拟器之一，也被认为是机器人模拟的标准。

Personal Robot-2（PR2）

PR2是在柳树车库开发的类人机器人，但它是安装在一个轮式基座而不是机械腿上。它有两个7-DOF手臂，装配有5兆像素的摄像机，还有倾斜激光测距仪、惯性测量单元，由两个8核服务器驱动，每个服务器的内存为24 GB，总共为48 GB，位于机器人的基座。PR2可以开门、叠毛巾、拿啤酒，甚至打台球。

AIBO和类似的设计（如Tekno和CHiP）都是把狗拟人化，并与人类建立一种虚假的关爱和同情的关系。机器海豹PARO和机器恐龙Pleo都是目前最先进的宠物机器人，它们的外形都很亲切，对触摸和拥抱都有积极的回应。PARO在抑郁症的心理治疗和帮助老人方面都有应用，而AIBO则已经被用于陪伴疗养院居民。

AIBO

SONY的标志性机器人系列从狗和狮子的幼崽获得灵感，它们的名字全称是“ArtificialIntelligence RoBOt”，AIBO也暗示日语aibō，是伙伴、朋友、搭档的意思。Toshitada Doi和Masahiro Fujita是先驱，他们的工作促使AIBO在1998年被开发出来。图片由commons.wikimedia.org提供，CC许可。

LEGO Mindstorms套件服务于机器人教育，这个价格实惠的套件提供了定制机器人的简单组装并且可以用用户友好的语言对其进行编程。最新的版本EV3基于Linux ARM9 CPU，也含有电机、触摸传感器、颜色传感器和红外传感器。

Honda ASIMO

Honda最著名的类人机器人ASIMO据说是受艾萨克·阿西莫夫的启发，但实际应该是“AdvancedStepinInnovativeMObility”的大写字母缩写。ASIMO被设计为可行走的辅助机器人，高1.3米，重约50千克，跑步模式下最快速度可达9千米每小时，可以通过个人计算机、无线控制器或声音命令进行控制。Honda毫不脸红地声称它是“世界上最先进的类人机器人”。图片来自commons.wikimedia.org，CC许可。

开发了ROS的公司柳树车库还制造了TurtlebotⅠ和TurtlebotⅡ以及PR2，它们都在移动基座上集成了3D传感器。TurtlebotⅠ采用了iCreate基座，而TurtlebotⅡ采用了Yujin Robot开发的Kobuki基座。构造类人机器人总能引起人们的兴趣，PR2只是部分类人，Honda的ASIMO有类人的腿，能随着曲调跳舞。Honda还没有开始发售ASIMO，但是其租金却高达15万美元每月。PR2的售价则高达惊人的40万美元，还包括学术项目的折扣。

NAO

这个标志性的迷你类人机器人由法国公司Aldebaran Robotics在2006年制造，软件开源。2013年由日本的SoftBank Robotics^[2]收购。这个机器人高58厘米，重4.3千克，由Intel Atom处理器驱动，装有不同种类的传感器（包括红外、触觉和压力传感器）、高清摄像机、麦克风、声呐测距仪。这个机器人有相当的声誉：它会跳芭蕾，是机器人足球赛中进球最多的机器人，也被用于治疗孤独症患儿，还是第一个被编入道德伦理观的机器人，而且从某种程度上来说也是第一个实现感知的机器人，虽然时间非常短暂。图片来自commons.wikimedia.org，CC许可。

开源已经成为机器人社区的行话，机器人操作系统（ROS）、机器人开放平台（ROP）、Poppy和RoboEarth都是着力于众包的项目，从而免费提供技术和知识支持。

Segway

这个电池供能、自平衡的两轮滑板车由普利茅斯大学、BAE Systems和Sumitomo Precision Products合作开发，用了陀螺传感器和加速度计来保持平衡。尽管Segway不是传统意义上的机器人，但它是当下自动驾驶汽车的早期祖先，也是未来的希望。它的最大速度可达每小时12英里，是高尔夫球场和其他短途旅行的理想交通工具，它还被设计为伴侣机器人^[120]。

[1] 1英里＝1609.344米。——编辑注