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从PC到机器人（140609）: 热度 22 ymin 2014-6-9 08:20; 从PC到机器人（140609）闵应骅不记得从哪个报上看到，说比尔•盖茨说过，未来市场，机器人将取代PC（个人计算机），有点不信。到网上一查，果然，微软公司董事会主席比尔•盖茨在2007年消费电子展开幕式上发表演说，机器人即将重复个人电脑崛起的道路，点燃机器人普及的“导火索”，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。本月IEEE Spectrum又发长文介绍机器人。看来真有苗头。自从我买了个扫地机器人，每天工作一小时，地面干净多了，空气中的灰尘好像也少了。因为它有个真空模式，可以吸灰尘。老伴直夸这东西好。也许，机器人红火的时代要来了。回想计算机产业，在1960-1970年代，计算机主机卖几十万美元一台，装在计算中心、公司总部、政府机构，功能强大，可以有许多人同时上机。一台很贵，但台数不多，买一台就用多少年。到了1981年，IBM推出的第一台PC机，让个人拥有一台计算机。这就把市场大大扩展了。虽然那时的价格相当于现在的4000美元，并不便宜。但一旦被用户接受，商家大量生产，价格也就开始降下来。当然这里面也有微电子和通用操作系统的技术支持。智能手机，一人一个，市场该有多大！当然这里面也有纳电子和APP的技术支持。一个东西，只要与每个人的日常生活挂起勾，市场就可以说无限大。看来机器人也在走这条路。目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的各种产品种类繁多，比如工厂生产线上的机器人、协助医生进行外科手术的机械臂、在战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造的机器人玩具等等。有大型的应用，但还没有进入家家户户。 2010年UC Berkeley上传一个机器人PR2，一个洗碗机大小的机器人，有两个大手臂，脸上有6个摄像眼睛。PR2站在一大堆毛巾前面，他伸直手臂，拿起一块毛巾，折叠起来，抹平，把所有手巾如此整理好。成千上万的人看了这个视频，受到众多青睐。机器人做家务事，很多人有兴趣。但是，现在除了机器人玩具和真空吸尘器，好像没有别的机器人服务员。最近，处理器、传感器受到智能手机技术的推动，开始用于机器人，机器人模拟、控制、视觉用上了开源软件，3-D打印和激光切割使机器人样机设计建造降低了成本。这使研究者、业余爱好者、企业家大为振奋，风险投资家注意到这一趋势，亚马逊和谷歌都有大的机器人计划。明天的机器人将是小的、单任务的机器，例如扫地、净水、饲养宠物等，这些被称为家务用具。真正改变事物的机器人是较大、较强大的多任务机器人。它们有轮子或轨道，有的还有腿。他们有操纵手。关键是它们如何学习它们要做的事。它们不可能什么都做，它们会不断学习新的能力。它们可以增加新的附件，特别是有标准接口，允许新的第三者软件，增加其功能，就像现在智能手机上的APP一样。计算机程序是一个纯粹的软件，而机器人APP是软件和硬件的组合，譬如用户可以用3-D打印机在家里制造部件。这些APP和附件可以做许多事，譬如，机器人可以学习从电冰箱里取东西，操作微波炉，饭后擦桌子，给洗碗机加进或取出碟子，管住大门，从地上捡起玩具，清洁厕所，洗衣服等等。一个APP可以让机器人发现你柜子里的所有袜子，把它成对地放进你的抽屉，甚至要求你的3-D打印机制造一个新附件，譬如一个夹子，或者把它送到你家里。　　机器人行业现今面临的挑战，也和30年前电脑行业遇到的问题如出一辙：机器人制造公司没有统一的操作系统软件，流行的应用程序很难在五花八门的装置上运行。机器人硬件的标准化工作也未开始，在一台机器人上使用的编程代码，几乎不可能在另一台机器上发挥作用。如果想开发新的机器人，通常得从零开始。所以，现在的问题是机器人设计、制造的开放，因为一家公司全包所有部件会有困难，应该允许其他公司扩展和提高，当年PC的制造也是这样的。像手机世界的苹果iOS和谷歌的Androld，可以运行所有的APP。所以，机器人需要一个标准平台，让任何公司和个人可以添加新的APP和附件。这将使个人机器人成为继PC、互联网和智能手机之后的下一个创新技术。计算机和传感器技术正在跨越式前进。高分辨率相机，惯性测量装置，激光测距仪，3-D测深计，在过去5年已经深刻改变了机器人技术。但是，制动器是个大问题。电动机连接着齿轮和其他机构，给轮子和手臂以动力。但制动器笨重而昂贵，这些东西占据成本的一半。研究者正在实验用仿生的人工肌肉，线驱动的操纵器，以及软的可充气的手臂。另一个办法是用碳化纤维、塑料或其他轻材料代替金属部件。机器人专家要花许多时间做软件方面的重复工作,譬如控制,通讯和其他机器人的基本任务,因为机器人是高度定制化的机器，编码重用很困难。但是，没有大量不同厂家的机器装上标准部件和接口，机器人繁荣不起来。现在有些机器人软件已经在这方面做努力。PR2的软件基础是所谓机器人操作系统，ROS，监管机器人所有基本功能，譬如确认传感器和计算机之间的交互等。ROS集成一组函数库，程序员用它做模拟、3-D处理、计算机可视化等。这就使得复杂应用不必关心一些低层的详细情况，譬如怎么从传感器得到数据，以及跟踪机器人不同部件的协同。ROS是开源的，不花钱的，不是专为PR2，而是为任何带有计算机的机器人的。现在ROS已经有几千人的开发团队，运行于小到类人动物，大到工业界的机器人，由开源机器人基金会负责维修。设计者只要关心高层的功能，创建成APP，用户从机器人APP商店去下载就行，也可以存于云端的知识库。从此，机器人还可以互相学习。; 个人分类: 计算机|8493 次阅读|51 个评论

从PC机的历史看产品的成功之路（120208）: 热度 15 ymin 2012-2-8 10:05; 从PC机的历史看产品的成功之路（120208）闵应骅 PC(Personal Computer个人计算机）机自从1981年由IBM推出以来，已经走过了30年。到今天，台式机、笔记本，发展到工作站、服务器，到处都是，将来还会向电话、平板电脑和云发展。2011年PC机全世界卖出了4亿台。回顾这30年，可以看出这个辉煌的产品为什么会如此成功。说起PC机的历史，可以分为五个阶段。在1981年，我正在美国做访问学者。一个IBM的朋友告诉我：现在PC机已经准备好了，但是由于IBM4331，和4341机器还没卖完，还要等一等才上市。PC平台的理念是对原来计算机作为一种公共使用的计算平台变成私人所用的一种颠覆。在技术上讲，它采用标准部件组成。其实，四年前，苹果公司出台的Apple II也是一种个人计算机，但是IBM与微软的结盟成为近代计算机工业的一大特色。第二阶段是1983年推出的PC/XT（见下图）和1984年推出的PC/AT，和另一公司生产的复制品。很快，其他公司生产复制品，声称与IBM平台100%兼容。这就使IBM PC成为一个事实上的标准。新的标准把IBM硬件平台与DOS，Lotus1-2-3，或微软模拟飞行结合进行试验。第三阶段从1987年开始，IBM引入PS/2，包括微通道架构及其他特性，并要求复制者支付许可证费用。到1994年，IBM的PC产量已经敌不过那些基于PC/AT的复制厂商了。不过，工业标准架构已经形成。到1996，基于奔腾芯片的机器，32位的图形卡，若干个G的硬盘，内存提高到32M，带高品质的声卡和CD-ROM驱动器。操作系统也由DOS 3.3进入Windows95。这些技术进步是渐近的，没有任何中央控制，而且，各公司可能专门生产一个特定的部件。譬如母版可以插不同的CPU，或存贮卡，并且预留若干插口，可以插显示适配器，串行和并行口，硬盘或软盘驱动器等等。这样，用户可以很容易地自己组装一台机器。一个大的PC公司Dell其实基本上没做什么原始创新，但不断提高部件性能。Compaq在PC/AT基础上用了Intel的新的CPU芯片。引入高速总线，只要保持母版插口不变就行。问题是怎么把网卡、声卡、图形卡、电源都集成到这个机柜里面，接到母版上。各公司都在做，标准就显得非常重要。第四阶段开始于1996年Intel新的母版ATX的出现。这时，IBM已经基本抛弃了PC/AT体系机构。人们开始把Intel基于x86的硬件与微软Windows操作系统结合的PC机叫做Wintel机。从2000年开始的第五阶段是笔记本开始超过台式机。不过，基本的架构还是相同的。从这一段PC机历史的回顾，我们可以看出以下几点： 1.一个产品的成功一定是“从实际中来，到实际中去”，而绝不是“从头脑中来，拿来钱就去”。我们现在许多大项目都是上面顶层设计的，请下国家上亿的钱下来，就鸟无声息了。这是不符合经济规律的。 2.不要天天抱着专利、论文、保密，要通过开放的标准，大搞协作，才能把产品做强做大。对国内、国际都应该这样。其他公司是你的合作伙伴，不是你的敌人。我们抱着自己的东西不放的一个原因是评奖，发明人该算谁。PC机发展得如此辉煌，并没有给个什么国家奖、世界奖。其实，研究者们对世界的贡献在30年的发展中已经充分被肯定了。 3.不见得只有推倒了重来才是创新。PC机30年的结构、母版和机柜基本没变，可是有无数的创新蕴涵其中。今天推倒昨天的，明天又推倒今天的，市场反而做不大，用户却要一遍一遍地花钱。; 个人分类: 计算机|6848 次阅读|29 个评论

将PC窗口菜单程序移植到单片机问题与解决方案: chrujun 2010-9-29 16:40; 让基于单片机的仪器具有漂亮的窗口、对话框和菜单，对任何人来说都是一个挑战。特别是多级窗口、菜单和对话框，没有1年功夫是搞不定的。经过几个月的功夫，我成功将PC环境下运行的一个支持菜单和对话框的C程序移植到8051单片机上，可以显示汉字，输入数字和选择项。先看看单片机系统的硬件配置。系统核心为新华龙8051系列单片机，64K FLASH程序存储器，9K XRAM。输出为支持汉字显示的320*240显示屏，输入为自制扫描键盘，有10个数字和几个功能键。窗口菜单程序来自网上公开资料，基于C语言，只能显示西文字符，用BORLAND C编译后可以在DOS环境下运行。第一个步工作是编写getkey()和putchar()函数，getkey()通过中断扫描用户的键盘输入，返回ASCII码。putchar()函数可以显示汉字字符和西文字符。另外一个函数是光标定位函数，指定输出的位置。第二步工作是修改原程序，很多DOS下的函数，需要想办法替换或屏蔽掉，全部改成单片机C语言可以支持的函数。编译的时候出了N多错误，花了2周时间全部搞定了。第三步工作是设计要显示的菜单和对话框，确定每个单元要显示的位置。然后将定义好的菜单和对话框结构体放到窗口程序要求的位置，再加上一些必要的代码，整个移植工作就准备待命了。第四步工作是运行和调试程序。结果几次调试，大功告成，菜单和窗口可以显示了，多级菜单和多级窗口，也可以搞定。出现的一个大问题是从子对话框返回时，父对话框的变量变了。将编译器的优化级别设置的最低级，按照大模式（64K)编译后，问题得到全部解决。; 个人分类: 地球物理及仪器|6964 次阅读|2 个评论

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