以假乱真的“帕瓦罗蒂”

洪　刚

1996年夏天的一个夜晚，美国特种机器人协会举办了一场别开生面的音乐会，演唱者是世界男高音之王“帕瓦罗蒂”。这位“帕瓦罗蒂”并不是意大利著名的歌唱家帕瓦罗蒂，而是美国依阿华州州立大学研制的机器人歌手“帕瓦罗蒂”。

演出开始，“帕瓦罗蒂”身着他习惯穿的黑白相间的礼服，大大方方地走上舞台，手里还拿着他演唱时喜欢挥舞的白手绢。当他放声高歌时，不仅唱出了两个8度以上的高音，而且被歌唱家们视为畏途的高音C他也能唱得清脆圆润具有“穿透力”。不仅听众们一个个目瞪口呆，就连那些闭目聆听的音乐家们也惊呼道“这不就是高音C王帕瓦罗蒂吗？”

演唱完毕，“帕瓦罗蒂”还作了自我介绍和回答提问，回答诙谐幽默，妙语连珠。他的语调声音，用词造句与帕瓦罗蒂如出一人。连签名的笔迹也与真帕瓦罗蒂丝毫不差。

研制专家们透露了一些内部信息：他们的机器人歌手之所以表演得如此逼真，是因为他们事先成功地获得了帕瓦罗蒂演唱时胸腔、颅腔和腹腔内空气振动的频率、波长、压力及空气的流量等数据，再用先进的电脑系统进行“最逼真的模拟”，然后再进行仿制的。

实际上，机器人是自动执行工作的机器装置。机器人可以接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领来行动。机器人执行的是取代或协助人类的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。

执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置形式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。另一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出的有关工作对象、工作环境的信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。

控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。

在2008年北京奥运会的保卫工作中也使用了安德鲁斯F6A型机器人，这是目前世界上最先进的机器人之一。日本科学家研制出一款新型机器人，名为“村田女孩”（Murata Girl）。它的“新”就在于可以骑独轮车，这可是我们很多人都无法办到的事情。近日美国官方公布了一段关于军用机械狗的录像，视频中机械狗展示了它惊人的活动能力和适应性，一举在互联网上造成轰动。研发公司称经过测试，该机械狗能在战场上为士兵运送弹药、食物和其他物品。

机器人在人类生活中的作用日益重要。近年来，全球商业性娱乐机器人也正以每年35％的惊人速度递增。将来在大商场中由机器人导购售货将司空见惯，人们对机器人登台演出也将习以为常。