机器人的四大组成部分：主控制器，传感器，驱动器和执行器

大多数的机器人无外乎包括下面的几个部分，而且这几大 部分都和人类或动物的身体器官能够一一对应。

1.机器人的大脑——主控制器

和人类的大脑一样，机器人的大脑——主控制器是机器人Z核心的部件。我们为机 器人编写的各种控制程序和人工智能程序都在主控制器中运行。机器人的传感器得到的 众多的外界环境信息传达到主控制器，人工智能程序对这些信息进行汇总处理，给各种驱 动器、执行器发出控制命令。机器人就是以这种方式执行各种各样实际的任务。

主控制器具体是什么东西呢?实际上，它就是一种计算机。这里的计算机是一个相 当宽泛的概念，它们可不仅指我们家里每天用的个人计算机。除了个人计算机外，还有其 他形形色色的各种计算机，小到只有同学们指甲盖大小的单片机(MCU), 大到要装满 几个大房间的超J计算机。而这些计算机中Z广泛用作机器人控制器的还要数单片机 了。同学们想一想，如果要制造一台全自动洗衣机——前面说过了全自动洗衣机也是一 种机器人，那么用一台个人计算机作为控制器，是不是就有些“杀鸡用牛刀”了呢?这种时 候，单片机就可以大展拳脚了。单片机是典型的“麻雀虽小，五脏俱全”。一片小小的单片 机中包括了处理器、存储器、定时器、数字输入/输出接口、模拟输入/输出接口等。本 书中所使用的机器人的主控制器就是以一个单片机为核心。小小的一片单片机1秒钟能 做上千万次的运算。

2.机器人的眼睛、耳朵和触角——传感器

如果机器人只能按照编好的程序指令有一是一、有二是二地行动，会不会就显得太 “笨”了呢?科学家们早就想办法让机器人具备了更高的智能，让它们能够根据环境的变化做出反应。比如现在已经有服务机器人可以根据主人家里的温度变化调节空调、暖气， 让人类主人一直处于舒适的环境中。再比如，在一些博物馆中有导游机器人(见图1-3)为人们服务，它们能不知疲倦地带领游客参观并且详细讲解，但是在博物馆中，人 来人往，导游机器人怎么能够防止自己撞上其他游客呢?这就要靠“传感器”实现了。传 感器就像是人类的眼睛、鼻子、耳朵，或是动物的触角，潜水艇的声呐。它们可以将环境 中的声、光、电、磁、温度、湿度等物理量转化为机器人的大脑——控制器可以处理的电信 号。控制器通过读取这些电信号很快知道周围发生了什么,然后智能程序根据周围环境 的变化作出实时响应。

3.机器人的足——驱动器

前面所举的机器人的例子，如智能抽水马桶、全自动洗衣机，都是没有移动能力的机 器人。但是想想看，会跑的机器人也许能更好地帮助人类，我们可不想家里的智能管家机 器人只能待在一个房间中，因此，人们制造了一大类可以自由运动的机器人，它们被称为 移动机器人。而帮助它们移动的机械和电子设备就叫作驱动器。同样，机器人的驱动器 也是五花八门。大多数机器人就像我们日常生活中常见的各种车辆一样，是用轮子或者 履带运动的。也有机器人应用仿生学原理，像人或动物一样用两足、四足或六足运动。还 有的机器人可以螺旋桨产生的推力翱翔在天空，可以像蛟龙一样自由地潜入水下。有了 驱动器的帮助，是不是机器人变得上山下海，无所不能了呢?图1-4是采用履带式驱动的 军用机器人。

4.机器人的手——执行器

机器人的结构中用来实际完成特定任务的装置叫作执行器。比如，自动售货机中，把 货物取出交给顾客的装置就是执行器。还有一些机器人的执行器更加复杂，看起来像是 人类的手臂。现代工厂中的焊接机器人、喷漆机器人、码垛机器人都有一只灵活、强壮的 手。也许在工厂中做某些技术活时，机器人还是不如有经验的人类师傅。但是在做那些 高强度、重复性的劳动时，机器人就会多面胜出了，它们可以不知疲倦地工作，又快又好地 完成任务。现在Z先进的机器人已经可以进行复杂的外科手术了，图1-5中就是Z先进 的外科手术机器人。