机器人的“五官”

来源 :中学生数理化·七年级数学人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cugll2008
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  神奇的机器人要称为“人”,这五官必不可少,否则一个又聋又哑的机器人,还谈什么“人工智能”呢?
  科学家成功研制出了“电五官”,就是各种传感器——能将外界各种刺激变成电信号的元件.在精密电脑的控制下,机器人上天入地,发挥了极大的作用.
  
  机器人的“眼睛”——光电传感器
  
  科学家要给机器人装上眼睛,首先要找到一些对光有感觉的材料.金属铷和铯,在光线照射下会产生电流,硫化铅在光的照射下导电能力会增强……利用它们制成“光电转换器”,再与电脑结合就形成了奇妙的“电子眼”.
  神奇的“电子眼”不但能“看见”可见光,还可以“看见”红外线、紫外线,将它装到飞机或卫星上,能够日夜连续监视地面情况,在农业、气象、环保、城市管理和军事上有特殊的用途.
  
  机器人的“耳朵”——振动传感器
  
  人的耳朵为什么能听到声音?原来声音是一种振动波,传到耳中引起耳膜振动,再传到大脑,人就可以感知声音了.但是人耳只能听到频率范围约为16 Hz~20 000 Hz的声音,频率过低的次生波和过高的超声波,我们的耳朵是听不到的!
  有一类天然材料如石英、磷酸二氢钾等,当它们受到压力时会产生电压,仿佛成了一个小电池,压力不同产生的电压高低也不同,这种现象叫“压电效应”.
  后来人工制成的一些材料,如钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌酸钡钠等,都有“压电特性”,而且更为灵敏,用手指轻轻敲一下,材料两端竟可产生100 V的电压.
  利用这些材料制成压力传感器,与电脑结合,就成了奇妙的“电子耳”.当声波传来时,由于振动会引起压力的变化,“电子耳”会将振动信号变成相应的电信号传入电脑,这样,机器人就听到外界的声音了.它还能听到人耳听不到的超声波呢!
  
  机器人的“鼻子”——气体传感器
  
  要制造“电子鼻”,必须找到这样的材料:第一要能“呼吸”气体;第二要能随着呼吸气体的不同而改变自己的导电能力.
  这种奇妙的物质找到了,像二氧化锡、氧化锌、氧化钛等,利用它们可以制成气体传感器——“电子鼻”.
  传统的“电子鼻”体积比较大,使用起来不方便,而且需要经常校正,否则灵敏度会受到影响.最近,科学家又研制出了微型“电子鼻”,它是由最新的纳米技术制成的可以呼吸气味的导电聚合物制成,由这种复杂的导电聚合物构成的微型芯片,大小只有1 cm2,仅需微量电流即可工作,能够轻便地拿在手中,使用起来非常方便.它比人的鼻子还灵敏,有的气体,比如一氧化碳(俗称煤气),人的鼻子是闻不到的,而“电子鼻”却能感觉到.所以它的用途很大.
  利用“电子鼻”还可以揭开火星上是否有原始生命的秘密呢!最近,人类发射宇宙飞船,前去“拜访”遥远的火星,探测器内就装有先进的精密“电子鼻”!在火星表面上,人类的使者——“电子鼻”一旦闻到甲烷等有机气
  体的气味,就会将信号发回地球,那意义非常巨大,可以揭开火星是否有生命的秘密啊!
  
  机器人的“舌头”——味觉传感器
  
  日本科学家成功研制了味觉传感器,它是由一种名叫DOPH的合成脂质薄膜制成,能辨别咸味、甜味、酸味和苦味,再与微型电脑相结合,就成为“电子舌”.在做菜时,将一个探测器伸进菜中或汤中,便可马上显示出咸淡程度、酸度数值以及糖分含量,很有实用价值.
  
  机器人的“皮肤”——温度传感器和“触感器”
  
  现代机器人的“皮肤”主要有两方面的感觉:冷热和软硬.科学家研制成功的热敏电阻,就是利用一种本身电阻值随温度变化而变化的材料制成的(大多数是由半导体材料制成),可以将外界的冷热变化输入电脑,使机器人有了冷热感觉.
  有的高级机器人还装上了“触感器”,能感知物体的形状和软硬.它由三层组成,中间一层尼龙网不导电,底层是密密麻麻的触点,与电脑相连,顶层是有弹性的导电橡胶,内外两层只有在压力作用下才能接触,并由相应的触点向电脑发出电信号,转换成完整的物体形状.另外,外界压力大小(软硬)不同,触点发出的电信号强度也不同,因此机器人可以感知物体的软硬、粗细程度,从而发出相应的指令.这就是有的机器人能够拿鸡蛋、摘水果、挤牛奶的原因.
  
  【责任编辑:穆林彬】
  
  芝诺悖论——阿基里斯与乌龟
  
  悖论是有趣的,而且是数学的一个非常重要的部分.它突出地表明,在陈述或证明某种想法时小心地使它不出现漏洞是多么重要.在数学中,我们常常试图使数学思想覆盖尽可能多的方面,例如我们试图概括一个概念以使它能够用于更多的对象.概括无疑是重要的,但它也可能导致危险.我们务必谨慎从事.一些悖论就说明了这种危险的存在.
  公元前5 世纪,芝诺用他的无穷、连续以及部分和的知识,引发出以下著名的悖论:他提出让阿基里斯和乌龟举行一场赛跑,并让乌龟在阿基里斯前头1 000 米开始.假定阿基里斯能够跑得比乌龟快10 倍.当比赛开始的时候,阿基里斯跑了1 000 米,此时乌龟仍然在他前面100米处.当阿基里斯跑了下一个100 米时,乌龟依然在他前面10米处.
  芝诺辩解说,阿基里斯能够继续逼近乌龟,但他绝不可能追上它.那么芝诺的理由正确吗?如果阿基里斯追上了乌龟,那么他是在赛程的哪一点追上的呢?
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