文档介绍：第一章
何谓生物生产机器人?
美国机器人工业联盟将工业机器人定义为一种“通过可变的动作程序,为执行如搬运材料、零件、工具或专门设备等多样化任务而设计的可重复编程的多功能机械手”,日本和欧洲对工业机器人的定义与此相似。但对生物生产机器人,与这一学科领域相关的专业学会等至今还没有很明确的定义;因此,关于“什么是生物生产机器人”仍然是一项讨论的课题。然而不管怎样,只要是类似于工业机器人的机构(例如它拥有可编程的机械手),显然就可被称作是机器人。
在生物生产领域有很多种无人操作的机械系统,例如无人驾驶拖拉机、联合收割机、移植机以及自动推进器等都正在发展,它们通过联合传感系统自行在田间行走。在植物工厂,许多种植、间苗、施肥、收获及包装等过程都发展成为无人操作的自动化机械系统;许多谷物干燥机、水稻磨粉机和剥壳去皮机也都已能完全自动地执行整个任务过程并达到一定的智能化水平。
这些不同的机械系统,不管有没有操作者,都可以通过它们的传感系统和控制算法来实现自控,是一种具有类似于人类感知和智力功能的控制方式。出于本书覆盖面的考虑,我们所说的机器人是指广义上的机器人,包括了大部分的智能机械系统。
生物生产机器人的必要性
为什么生物生产机器人是必需的呢?理由如下:(1)虽然已有很多农业作业实现了机械化,但仍然存在不少危险、费力又单调乏味的作业,不适合人力去完成却又需要一定的人类智能才能实现;(2)许多国家农业劳动人口的可利用率正以令人担忧的速度下降,从当前趋势来看,相比于其它许多产业,农业对年轻一代的吸引力较小,这表明在不远的将来,农业人力资源的供应量将会继续下降。生物生产机器人的发展,尤其是具有专业知识的那一类型的生物生产机器人的发展,将能满足保存某些农业专业技能的需要;(3)如果生产要继续,那么劳力缺乏问题必将导致劳动力价格的上涨;(4)市场对产品质量的要求已成为生物生产的一个重要因素,而产品质量的评估主要是靠人来判断的,虽然人的感觉和判断能力还未完全被机器所替代,但人的判断的稳定性和一致性是不可靠的,为此人们花费了相当大的精力来解决机器的感知能力问题,这也是生物生产机器人的一项重要特征。
生物生产机器人的独特性
生物生产机器人的发展
一般说来,工业机器人擅长于处理那些物理特性具有规律性且静止不动的对象,但生物生产机器人需要处理处于生长状态的生物体。处于生长状态的植物和动物的属性是动态变化的,生物生产机器人常需适应作业对象的个别变化特性。在生物生产的很多情况下,耕作方法的改进可以提高产品品质和产量,改善劳动者和机器的作业环境;基因工程和其它技术也促进了产品状态的改善。在生物生产中,当我们用机器人来替代人类劳动时,采用一定的系统方法而不是单单地让机器人仿效常规的人力劳动方式来完成任务是很重要的,这种系统方法将会给操作方式的改善带来良机,而这在以前是不明显的。将机器人技术融入生物生产的潜力是无限的,这样的结合往往需要众多不同学科的专业技术知识来有效地发掘它的潜力。
机器人的智力
虽然有些田间和温室作业机器人已拥有很多内在的智能和操作传感器,但大部分现有的生物生产机器人仍然需要人类的监督指导。机器人在受控环境下作业更有可能达到较高程度的自主性。操作人员和一些生物生产机器人的合作是我们意料中的;今后,操作人员