互动科普

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则来自主行动，当下的机器人还有自我学习的功能。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”

我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”

古代机器人

据史料记载，早在西周时期，我国能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的“伶人”，这也是我国最早记载的机器人。

春秋后期，我国著名的木匠鲁班，在机械方面也是一位发明家，据《墨经》记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”，体现了我国劳动人民的聪明智慧。

公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。

同时代的我国东汉科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。

三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前线战争。

以上这些，都是机器人的雏形。

图1. 传说中的木牛流马复原物之一

近代机器人

1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪演出。这是比较像样的近代机器人。

1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一种机器鸭，它会“嘎嘎”叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。

“机器人三定律”

1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”）这两个词，创造出“机器人”（Robot）这个词。

1939年，美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个词，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。

1942年，美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”：1.机器人不应伤害人类；2.机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；3.机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。

虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的机器人研发的原则。

现代机器人

现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及核能的开发利用。

自1946年第一台电子计算机问世以来，计算机技术取得了惊人的进步，向高速度、大容量、小体积、低价格的方向发展。

1954年，美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。

1959年，德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。他也被称之为“工业机器人之父”。

1962年，美国AMF公司生产出真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。

1965年，约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人，“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。

1968年，美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey，可以算是世界上第一台智能机器人。

图2. 世界上第一台可自行移动机器人Shakey

机器人的最新发展

最近美国研发了军用机械狗，能在战场上为士兵运送弹药、食物和其他物品。其惊人之处是活动能力和适应性，引起世界轰动。而日本研发出的可以学习和模仿人类唱歌的美女机器人“HRP-4”，身高1.58米，体形和真人大小相当，她不仅能够像真人那样唱出优美动听的歌，还可以模仿人类歌手的面部表情。还有一种名为Choreonoid的技术，意思是能够让机器人模仿人类的舞蹈动作。

美国是机器人的发源地，机器人的拥有量却远远少于日本，其中部分原因就是因为美国有些工人不欢迎机器人，从而抑制了机器人的发展。日本之所以能够迅速成为机器人大国，原因是多方面的，但其中很重要的一条就是当时日本劳动力短缺，政府和企业都希望发展机器人，国民也都欢迎使用机器人，由于使用了机器人，日本也尝到了甜头，它的汽车、电子工业迅速崛起，很快占领了世界市场。

中国的机器人

我国早在20世纪80年代的“863计划”高新技术研究中设立了机器人项目。目前，位于沈阳的机器人学国家重点实验室为我国经济发展、社会进步、国家安全和重大科学工程提供了所需要的机器人技术与系统。我国现在研制的工业机器人和生活机器人都具备很高的技术水平，其中水下机器人的研究位于世界先进水平。

在2008年我国奥运会期间，有福娃迎宾机器人。2010年上海世博会海宝机器人，除迎宾服务外还有语音服务、信息服务、照相服务、导航服务、才艺表演、机器人换岗仪式、团体舞蹈表演等项目。

目前，机器人主要应用在工农业生产、服务行业、探索行业以及军事行业等领域。比如工业、探索和军事上，基本都是完成一些高精度、高质量以及在特殊环境下的工作。离我们近一点的，是服务和生活方面的机器人。比如医用机器人，包括护理机器人、伤残康复类的假肢等，例如近年北京市科委支持的北京大学“基于动态行走机理的智能助残肢体技术”就是属于这一类。也有一些是医疗手术机器人，能够协助医生完成一些手术。再比如，家庭用机器人，主要是代替人从事卫生清扫、煮饭、照料孩子、接电话等。

从现在世界工业、农业和服务业发展的潮流看，发展机器人是一条必由之路。没有机器人，人将变为机器；有了机器人，人仍然是机器的主人。

（本文发表于《科学世界》2011年第8期）