概述
實(shí)用上，機器人（Robot）是自動(dòng)執行工作的機器裝置。機器人可接受人類(lèi)指揮，也可以執行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。機器人執行的是取代或是協(xié)助人類(lèi)工作的工作，例如制造業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫學(xué)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。歐美國家認為：機器人應該是由計算機控制的通過(guò)編排程序具有可以變更的多功能的自動(dòng)機械，但是日本不同意這種說(shuō)法。日本人認為“機器人就是任何高級的自動(dòng)機械”，這就把那種尚需一個(gè)人操縱的機械手包括進(jìn)去了。因此，很多日本人概念中的機器人，并不是歐美人所定義的。 現在，國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說(shuō)來(lái)，人們都可以接受這種說(shuō)法，即機器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會(huì )給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來(lái)搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專(zhuān)門(mén)系統?！?機器人能力的評價(jià)標準包括：智能，指感覺(jué)和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續運行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說(shuō)機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。機器人發(fā)展簡(jiǎn)史1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說(shuō)《羅薩姆的機器人萬(wàn)能公司》中，根據Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng )造出“機器人”這個(gè)詞。1939年 美國紐約世博會(huì )上展出了西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì )說(shuō)77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)離真正干家務(wù)活還差得遠。但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。1942年 美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機器人三定律”。雖然這只是科幻小說(shuō)里的創(chuàng )造，但后來(lái)成為學(xué)術(shù)界默認的研發(fā)原則。1948年 諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經(jīng)、感覺(jué)機能的共同規律，率先提出以計算機為核心的自動(dòng)化工廠(chǎng)。1954年 美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人，并注冊了專(zhuān)利。這種機械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。1956年 在達特茅斯會(huì )議上，馬文·明斯基提出了他對智能機器的看法：智能機器“能夠創(chuàng )建周?chē)h(huán)境的抽象模型，如果遇到問(wèn)題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個(gè)定義影響到以后30年智能機器人的研究方向。1959年 德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠(chǎng)——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱(chēng)為“工業(yè)機器人之父”。1962年 美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬(wàn)能搬運),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機器人和機器人研究的熱潮。1962年-1963年傳感器的應用提高了機器人的可操作性。人們試著(zhù)在機器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺(jué)傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開(kāi)始在機器人中加入視覺(jué)傳感系統，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺(jué)傳感器，能識別并定位積木的機器人系統。1965年約翰·霍普金斯大學(xué)應用物理實(shí)驗室研制出Beast機器人。Beast已經(jīng)能通過(guò)聲納系統、光電管等裝置，根據環(huán)境校正自己的位置。20世紀60年代中期開(kāi)始，美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛(ài)丁堡大學(xué)等陸續成立了機器人實(shí)驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺(jué)”的機器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。1968年 美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機器人Shakey。它帶有視覺(jué)傳感器，能根據人的指令發(fā)現并抓取積木,不過(guò)控制它的計算機有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機器人，拉開(kāi)了第三代機器人研發(fā)的序幕。1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎長(cháng)期致力于研究仿人機器人，被譽(yù)為“仿人機器人之父”。日本專(zhuān)家一向以研發(fā)仿人機器人和娛樂(lè )機器人的技術(shù)見(jiàn)長(cháng)，后來(lái)更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1973年 世界上第一次機器人和小型計算機攜手合作，就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機器人T3。1978年 美國Unimation公司推出通用工業(yè)機器人PUMA，這標志著(zhù)工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠(chǎng)第一線(xiàn)。1984年 英格伯格再推機器人Helpmate，這種機器人能在醫院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預言：“我要讓機器人擦地板，做飯，出去幫我洗車(chē)，檢查安全”。1998年 丹麥樂(lè )高公司推出機器人(Mind-storms)套件，讓機器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機器人開(kāi)始走入個(gè)人世界。1999年 日本索尼公司推出犬型機器人愛(ài)寶(AIBO)，當即銷(xiāo)售一空，從此娛樂(lè )機器人成為目前機器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人Roomba，它能避開(kāi)障礙，自動(dòng)設計行進(jìn)路線(xiàn)，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷(xiāo)量最大、最商業(yè)化的家用機器人。2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機器人模塊化、平臺統一化的趨勢越來(lái)越明顯，比爾·蓋茨預言，家用機器人很快將席卷全球。
機器人的定義
在科技界，科學(xué)家會(huì )給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義，但機器人問(wèn)世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，沒(méi)有一個(gè)統一的意見(jiàn)。原因之一是機器人還在發(fā)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(gè)難以回答的哲學(xué)問(wèn)題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣，人們對機器人充滿(mǎn)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(chuàng )造空間。操作型機器人：能自動(dòng)控制，可重復編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統中。程控型機器人：按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動(dòng)作。示教再現型機器人：通過(guò)引導或其它方式，先教會(huì )機器人動(dòng)作，輸入工作程序，機器人則自動(dòng)重復進(jìn)行作業(yè)。數控型機器人：不必使機器人動(dòng)作，通過(guò)數值、語(yǔ)言等對機器人進(jìn)行示教，機器人根據示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感覺(jué)控制型機器人：利用傳感器獲取的信息控制機器人的動(dòng)作。適應控制型機器人：機器人能適應環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。學(xué)習控制型機器人：機器人能“體會(huì )”工作的經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗用于工作中。智能機器人：以人工智能決定其行動(dòng)的人。我國的機器人專(zhuān)家從應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類(lèi)，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類(lèi)的各種先進(jìn)機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂(lè )機器人、軍用機器人、農業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務(wù)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(xué)者，從應用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類(lèi)：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人，這和我國的分類(lèi)是一致的?？罩袡C器人又叫無(wú)人機，近年來(lái)在軍用機器人家族中，無(wú)人機是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購經(jīng)費投入最多、實(shí)戰經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域。80多年來(lái)，世界無(wú)人機的發(fā)展基本上是以美國為主線(xiàn)向前推進(jìn)的，無(wú)論從技術(shù)水平還是無(wú)人機的種類(lèi)和數量來(lái)看，美國均居世界之首位。
