隨著2001年新年鐘聲的敲響，人們邁著堅實的步伐跨進了21世紀。站在世紀之交的門檻，回顧過去，展望未來，我們心潮澎湃、思緒萬千……

20世紀，人類取得了輝煌的成就，從量子理論、相對論的創立，原子能的應用，脫氧核糖核酸雙螺旋結構的發現，到信息技術的騰飛，人類基因組工作草圖的繪就，世界科技發生了深刻的變革。信息技術、生物技術、新材料技術、先進制造技術、海洋技術、航空航天技術等都取得了重大突破，極大地提高了社會生產力。

機器人技術作為20世紀人類最偉大的發明之一，自60年代初問世以來，經歷40年的發展已取得長足的進步。工業機器人在經歷了誕生——成長——成熟期后，已成為制造業中不可少的核心裝備，世界上有約75萬臺工業機器人正與工人朋友并肩戰斗在各條戰線上。特種機器人作為機器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢，仿人形機器人、農業機器人、服務機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、娛樂機器人等各種用途的特種機器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向實用化邁進。

人們常常會問為什么要發展機器人？我們說機器人的出現并高速發展是社會和經濟發展的必然，是為了提高社會的生產水平和人類的生活質量，讓機器人替人們干那些人干不了、干不好的工作。在現實生活中有些工作會對人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運等；有些工作要求質量很高，人難以長時間勝任，比如汽車焊接、精密裝配等；有些工作人無法身臨其境，比如火山探險、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環境、一些枯燥單調的重復性勞作等；這些都是機器人大顯身手的地方。服務機器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機器人可以幫助打撈沉船、鋪設電纜；工程機器人可以上山入地、開洞筑路；農業機器人可以耕耘播種、施肥除蟲；軍用機器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……

現在社會上對機器人有很多迷惑，有人認為機器人無所不能。這些朋友是從電影、電視、小說中認識機器人的，他們眼中的機器人是神通廣大的萬能機器，當他們看到現實的機器人時，他們會認為現在的機器人太普通，不能稱之為機器人。有人認為機器人是人，形狀必須像人，不像人怎么能叫機器人，然而現實中絕大多數的機器人樣子不像人，這使很多機器人愛好者大失所望。還有人認為機器人上崗，工人就會下崗，無形中把機器人當成了競爭對手，他們沒有想到機器人會為人做許多有益的事情，會推動產業的發展，給人類創造更多的就業機會。

機器人的定義

在科技界，科學家會給每一個科技術語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展，新的機型，新的功能不斷涌現。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創造空間。

機器人指揮

其實并不是人們不想給機器人一個完整的定義，自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機器人。但隨著機器人技術的飛速發展和信息時代的到來，機器人所涵蓋的內容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創新。

1886年法國作家利爾亞當在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成：

1，生命系統（平衡、步行、發聲、身體擺動、感覺、表情、調節運動等）；

2，造型解質（關節能自由運動的金屬覆蓋體，一種盔甲）；

3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態）；

4，人造皮膚（含有膚色、機理、輪廓、頭發、視覺、牙齒、手爪等）。

1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。在劇本中，卡佩克把捷克語“Robota”寫成了“Robot”，“Robota”是奴隸的意思。該劇預告了機器人的發展對人類社會的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關注，被當成了機器人一詞的起源。在該劇中，機器人按照其主人的命令默默地工作，沒有感覺和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動。后來，羅薩姆公司取得了成功，使機器人具有了感情，導致機器人的應用部門迅速增加。在工廠和家務勞動中，機器人成了必不可少的成員。機器人發覺人類十分自私和不公正，終于造反了，機器人的體能和智能都非常優異，因此消滅了人類。

但是機器人不知道如何制造它們自己，認為它們自己很快就會滅絕，所以它們開始尋找人類的幸存者，但沒有結果。最后，一對感知能力優于其它機器人的男女機器人相愛了。這時機器人進化為人類，世界又起死回生了。

卡佩克提出的是機器人的安全、感知和自我繁殖問題。科學技術的進步很可能引發人類不希望出現的問題。雖然科幻世界只是一種想象，但人類社會將可能面臨這種現實。

為了防止機器人傷害人類，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“機器人三原則”：

1，機器人不應傷害人類；

2，機器人應遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；

3，機器人應能保護自己，與第一條相抵觸者除外。

這是給機器人賦予的倫理性綱領。機器人學術界一直將這三原則作為機器人開發的準則。

在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上，就提出了兩個有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”。從這一定義出發，森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人：

1，具有腦、手、腳等三要素的個體；

2，具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠方信息）和接觸傳感器；

3，具有平衡覺和固有覺的傳感器。

禮儀機器人

禮儀機器人

該定義強調了機器人應當仿人的含義，即它靠手進行作業，靠腳實現移動，由腦來完成統一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當于人的五官，使機器人能夠識別外界環境，而平衡覺和固有覺則是機器人感知本身狀態所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業機器人而是自主機器人。

機器人的定義是多種多樣的，其原因是它具有一定的模糊性。動物一般具有上述這些要素，所以在把機器人理解為仿人機器的同時，也可以廣義地把機器人理解為仿動物的機器。

1988年法國的埃斯皮奧將機器人定義為：“機器人學是指設計能根據傳感器信息實現預先規劃好的作業系統，并以此系統的使用方法作為研究對象”。

1987年國際標準化組織對工業機器人進行了定義：“工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機。”

我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中，人們逐步認識到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨著人們對機器人技術智能化本質認識的加深，機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。結合這些領域的應用特點，人們發展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器，如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等。對不同任務和特殊環境的適應性，也是機器人與一般自動化裝備的重要區別。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業機器人所具有的形狀，更加符合各種不同應用領域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強，從而為機器人技術開辟出更加廣闊的發展空間。

中國工程院院長宋健指出：“機器人學的進步和應用是20世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化”。機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。

機器人的分類

關于機器人如何分類，國際上沒有制定統一的標準，有的按負載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結構分，有的按應用領域分。一般的分類方式見表：

我國的機器人專家從應用環境出發，將機器人分為兩大類，即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人，包括：服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學者，從應用環境出發將機器人也分為兩類：制造環境下的工業機器人和非制造環境下的服務與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

古代機器人

機器人一詞的出現和世界上第一臺工業機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機器，以便代替人類完成各種工作。

機器馬車

西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。

春秋后期，我國著名的木匠魯班，在機械方面也是一位發明家，據《墨經》記載，他曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”，體現了我國勞動人民的聰明智慧。

公元前2世紀，亞歷山大時代的古希臘人發明了最原始的機器人──自動機。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。

1800年前的漢代，大科學家張衡不僅發明了地動儀，而且發明了計里鼓車。計里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。

后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創造出了“木牛流馬”，并用其運送軍糧，支援前方戰爭。

1662年，日本的竹田近江利用鐘表技術發明了自動機器玩偶，并在大阪的道頓堀演出。

1738年，法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發明了一只機器鴨，它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機械化而進行醫學上的分析。

寫字機器人

在當時的自動玩偶中，最杰出的要數瑞士的鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。1773年，他們連續推出了自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等，他們創造的自動玩偶是利用齒輪和發條原理而制成的。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫，有的拿著鵝毛蘸墨水寫字，結構巧妙，服裝華麗，在歐洲風靡一時。由于當時技術條件的限制，這些玩偶其實是身高一米的巨型玩具。現在保留下來的最早的機器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，它制作于二百年前，兩只手的十個手指可以按動風琴的琴鍵而彈奏音樂，現在還定期演奏供參觀者欣賞，展示了古代人的智慧。

19世紀中葉自動玩偶分為2個流派，即科學幻想派和機械制作派，并各自在文學藝術和近代技術中找到了自己的位置。1831年歌德發表了《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克魯斯”；1870年霍夫曼出版了以自動玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》；1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世；1886年《未來的夏娃》問世。在機械實物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅動雙腿沿圓周走動。

進入20世紀后，機器人的研究與開發得到了更多人的關心與支持，一些適用化的機器人相繼問世，1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“電報箱”，并在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機器人，裝有無線電發報機，可以回答一些問題，但該機器人不能走動。1959年第一臺工業機器人（可編程、圓坐標）在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。

現代機器人

現代機器人的研究始于20世紀中期，其技術背景是計算機和自動化的發展，以及原子能的開發利用。

機器人汽車焊接生產線

自1946年第一臺數字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發展。

大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展，其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關的控制、機械零件的研究又為機器人的開發奠定了基礎。

另一方面，原子能實驗室的惡劣環境要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下，美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發了遙控機械手，1948年又開發了機械式的主從機械手。

鉚接機器人

1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人。現有的機器人差不多都采用這種控制方式。

作為機器人產品最早的實用機型（示教再現）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業機器人的控制方式與數控機床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成。

1965年，MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統。

機器狗

機器狗

1967年日本成立了人工手研究會（現改名為仿生機構研究會），同年召開了日本首屆機器人學術會。

1970年在美國召開了第一屆國際工業機器人學術會議。1970年以后，機器人的研究得到迅速廣泛的普及。

1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺由小型計算機控制的工業機器人，它是液壓驅動的，能提升的有效負載達45公斤。

到了1980年，工業機器人才真正在日本普及，故稱該年為“機器人元年”。

隨后，工業機器人在日本得到了巨大發展，日本也因此而贏得了“機器人王國的美稱”。

自治潛水器

隨著計算機技術和人工智能技術的飛速發展，使機器人在功能和技術層次上有了很大的提高，移動機器人和機器人的視覺和觸覺等技術就是典型的代表。由于這些技術的發展，推動了機器人概念的延伸。80年代，將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統稱為智能機器人，這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導了機器人技術的研究和應用，而且又賦予了機器人技術向深廣發展的巨大空間，水下機器人、空間機器人、空中機器人、地面機器人、微小型機器人等各種用途的機器人相繼問世，許多夢想成為了現實。將機器人的技術（如傳感技術、智能技術、控制技術等）擴散和滲透到各個領域形成了各式各樣的新機器——機器人化機器。當前與信息技術的交互和融合又產生了“軟件機器人”、“網絡機器人”的名稱，這也說明了機器人所具有的創新活力。

來源：中國科普博覽、中國科學院