談?wù)勀銓?duì)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)

1、認(rèn)識(shí)機(jī)器人機(jī)器人的發(fā)展史：認(rèn)識(shí)機(jī)器人首先先了解下robot機(jī)器人這一詞是怎么來(lái)的。1920 年捷克作家卡雷爾卡佩克發(fā)表了科幻劇本羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人。 在劇本中，卡佩克把捷克語(yǔ)“Robota”寫成了 “Robot”，“Robota” 是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響， 引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。從此，“robot” 以及相對(duì)應(yīng)的中文“機(jī)器人”一詞開(kāi)始在全世界流行。上個(gè)世紀(jì)60年代前后，隨著微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展， 自動(dòng)化技術(shù)也取得了飛躍性的變化，開(kāi)始出現(xiàn)了現(xiàn)在普遍意義上的機(jī) 器人。1959年，美國(guó)英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī) 器

2、人，取名“尤尼梅遜”，意為“萬(wàn)能自動(dòng)”。尤尼梅遜的樣子像一個(gè) 坦克炮塔，炮塔上伸出一條大機(jī)械臂，大機(jī)械臂上又接著一條小機(jī)械 臂，小機(jī)械臂再安裝著一個(gè)操作器。這三部分都可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、伸縮， 很像是人的手臂了。它的發(fā)明人專門研究了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制信號(hào)的關(guān) 系，編制出程序讓機(jī)器記住并模仿、重復(fù)進(jìn)行某種動(dòng)作。英格伯格和 德沃爾認(rèn)為汽車制造過(guò)程比較固定，適合用這樣的機(jī)器人。于是，這 臺(tái)世界上第一個(gè)真正意義上的機(jī)器人，就應(yīng)用在了汽車制造生產(chǎn)中。經(jīng)過(guò)近百年來(lái)的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)在很多領(lǐng)域中取得了巨大的應(yīng) 用成績(jī)，其種類也不勝枚舉，幾乎各個(gè)高精尖端的技術(shù)領(lǐng)域更是少不 了它們的身影。在這期間，機(jī)器人的成長(zhǎng)經(jīng)歷了三個(gè)

3、階段。第一個(gè)階 段中，機(jī)器人只能根據(jù)事先編好的程序來(lái)工作，這時(shí)它好像只有干活 兒的手，不懂得如何處理外界的信息。打個(gè)比方，如果讓這樣的機(jī)器 人去抓會(huì)損壞它的東西，它也一定會(huì)去做。第二個(gè)階段中，機(jī)器人好 像有了感覺(jué)神經(jīng)，具有了觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)等功能，這使得它 可以根據(jù)外界的不同信息做出相應(yīng)的反饋。如果再讓它去抓某些東 西，它可能就不干啦。第三個(gè)階段，機(jī)器就真正長(zhǎng)大成人啦，這時(shí)它 不僅具有多種技能，能夠感知外面的世界，而且它還能夠不斷自我學(xué) 習(xí)，用自己的思維來(lái)決策該做什么和怎樣去做。第一階段的機(jī)器人， 是小孩子，人們稱它為“示教再現(xiàn)型”；第二階段的機(jī)器人是一個(gè)青 年，人們稱它為“感覺(jué)型”；第

4、三階段的機(jī)器人則是成年人，稱為“智 能型”。1968年，美國(guó)斯坦福研究所研制出世界上第一臺(tái)智能型機(jī)器 人。這個(gè)機(jī)器人可以在一次性接受由計(jì)算機(jī)輸出的無(wú)線遙控指令后， 自己找到目標(biāo)物體并實(shí)施對(duì)該物體的某些動(dòng)作。1969年，該研究所 對(duì)機(jī)器人的智能進(jìn)行測(cè)定。他們?cè)诜块g中央放置了一個(gè)高臺(tái)，在臺(tái)上 放一只箱子，同時(shí)在房間一個(gè)角落里放了一個(gè)斜面體?？茖W(xué)家命令機(jī) 器人爬上高臺(tái)并將箱子推到地下去。開(kāi)始，這個(gè)機(jī)器人繞著臺(tái)子轉(zhuǎn)了 20分鐘，卻無(wú)法登上去。后來(lái)，它發(fā)現(xiàn)了角落里的斜面體，于是它 走過(guò)去，把斜面體推到平臺(tái)前并沿著這個(gè)斜面體爬上了高臺(tái)將箱子推 了下去。這個(gè)測(cè)試表明，機(jī)器人已經(jīng)具備了一定的發(fā)現(xiàn)、綜合判斷，

5、決策等智能。到了上個(gè)世紀(jì)70年代，第二代機(jī)器人開(kāi)始迅速發(fā)展并進(jìn)入實(shí)用 和普及的階段，而第三代機(jī)器人在今天也已經(jīng)得到了突飛猛進(jìn)的變 化。它能夠獨(dú)立判斷和行動(dòng)，具有記憶、推理和決策的能力，在自身 發(fā)生故障時(shí)還可以自我診斷并修復(fù)。盡管如此，機(jī)器人的發(fā)展還是沒(méi) 有止境，人們希望它有更高的擬人化水平。為了規(guī)范機(jī)器人，人們采用了美國(guó)著名科普作家艾薩克阿西莫 夫?yàn)闄C(jī)器人制定的三條原則，它們是：第一：機(jī)器人不得傷害人，或 任人受到傷害而無(wú)所作為；第二：機(jī)器人應(yīng)服從人的一切命令，但命 令與第一定律相抵觸時(shí)例外；第三：機(jī)器人必須保護(hù)自身的安全，但 不得與第一、第二定律相抵觸。到了 80年代，日本建立了首座無(wú)人工廠

6、。工廠有1010臺(tái)帶有 視覺(jué)的機(jī)器人，它們與數(shù)控機(jī)床等配合，按照程序完成生產(chǎn)任務(wù)。1992 年，日本研制出一臺(tái)光敏微型機(jī)器人，體積不到3立方厘米，重1.5 克。1997年，日本的本田公司制造出高1.6米的機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器 人有三維視覺(jué)，頭部能自如轉(zhuǎn)動(dòng)，雙腳能躲開(kāi)障礙物，能改變方向， 在被推撞后可以自我平衡。該機(jī)器人由150位工程師歷時(shí)11年，耗 資8000萬(wàn)美元研制而成，可以照料人和完成多種危險(xiǎn)及艱苦工作。 2004年1月，美國(guó)發(fā)射的“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車先后成功 登陸。火星車在火星表面行走、拍攝、鉆探，化驗(yàn)，非常精彩地完成 了自己的使命。目前，科學(xué)家們正在研制更精密的小型機(jī)器人。隨著

7、納米技術(shù)的成熟，分子級(jí)的機(jī)器人已經(jīng)快要出世啦。人們可以想象， 比塵埃還要小的機(jī)器人漂在空氣中，游進(jìn)人體里為你服務(wù)。機(jī)器人的制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的綜合科技實(shí)力，它一直是發(fā) 達(dá)國(guó)家的重點(diǎn)研究項(xiàng)目，代表著高精尖科技的新型機(jī)器人體現(xiàn)了一個(gè) 國(guó)家的尖端成果，而大量的工業(yè)機(jī)器人則使傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生質(zhì)的飛 躍，其生產(chǎn)速度、生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)成本都是傳統(tǒng)生產(chǎn)形式所望塵莫及 的?，F(xiàn)在，全世界的機(jī)器人大軍已經(jīng)非常龐大，其兵種也日益繁多起 來(lái)。1990年，人們召開(kāi)了 “工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)”，決定把機(jī)器 人大軍分編為四個(gè)軍團(tuán)：順序型、沿軌道作業(yè)型、遠(yuǎn)距離作業(yè)型和適 應(yīng)型。而用我們的話說(shuō)起來(lái)，可以歸納為這樣幾種：農(nóng)業(yè)

8、機(jī)器人、工 業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、體育機(jī)器人、講解機(jī)器人、軍 用機(jī)器人、特種工作機(jī)器人、微型機(jī)器人等等。機(jī)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(jī)器 人問(wèn)世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，沒(méi)有一 個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不 斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)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(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣， 人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了 人們充分的想象和創(chuàng)造空間。其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義，自機(jī)器人誕生 之日起人們就不斷地嘗

9、試著說(shuō)明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技 術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來(lái)越豐富， 機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。以下是一些不同機(jī)構(gòu)團(tuán)體對(duì)機(jī)器人的定義：在1967年日本召開(kāi)的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代 表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移 動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等 7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、 智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、 有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來(lái)表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一 郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人：1，具有腦

10、、手、腳等三要素的個(gè)體；具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；具有平衡覺(jué)和固有覺(jué)的傳感器。該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義，即它靠手進(jìn)行作業(yè)，靠腳實(shí)現(xiàn) 移動(dòng)，由腦來(lái)完成統(tǒng)一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當(dāng) 于人的五官，使機(jī)器人能夠識(shí)別外界環(huán)境，而平衡覺(jué)和固有覺(jué)則是機(jī) 器人感知本身狀態(tài)所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業(yè)機(jī)器人 而是自主機(jī)器人。1988年法國(guó)的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能 根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法 作為研究對(duì)象。1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：工業(yè)機(jī)器人 是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能

11、，能完成各種作業(yè)的可編程操 作機(jī)。我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器， 所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能 力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng) 化機(jī)器”。在研究和開(kāi)發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過(guò)程中， 人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的 結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開(kāi) 始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特 點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種 機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī) 療機(jī)器人、軍

12、用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等。對(duì)不同任 務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。 這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人 所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智 能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開(kāi)辟出更加廣闊的發(fā)展空間。機(jī)器人的分類： 關(guān)于機(jī)器人如何分類，國(guó)際上沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結(jié)構(gòu)分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分。一般的分類方式見(jiàn)表：分類名稱簡(jiǎn)要解釋操作型機(jī)器人能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于 相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。程控型機(jī)器人按預(yù)先要求的順序

13、及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過(guò)引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng) 重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示 教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感覺(jué)控制型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。適應(yīng)控制型機(jī)器人機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng) 驗(yàn)用于工作中。智能機(jī)器人以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī) 器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械

14、手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于 非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下 機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。 在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù) 機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。對(duì)機(jī)器人的一些淺見(jiàn)：記得早些年看過(guò)關(guān)于機(jī)器人的影片是斯皮爾伯格的人工智能， 之后還有變?nèi)恕⑽磥?lái)戰(zhàn)士、機(jī)器人總動(dòng)員等。其中很明顯的 一點(diǎn)，影片是描述的機(jī)器人都是人形機(jī)器人，并且他們都擁有人類一 樣的情感，作為我們學(xué)習(xí)自動(dòng)化的學(xué)生不應(yīng)把機(jī)器人理解為長(zhǎng)相和人 類似那才叫機(jī)器人，那樣就狹隘了。之前所述了機(jī)器人的

15、定義就不再 重復(fù)，對(duì)于我們將來(lái)可能在工作遇到的機(jī)器人我想是不會(huì)出現(xiàn)以上電 影所描述的那一類的，我們將遇到的是大量的工業(yè)機(jī)器人，而我們大 多數(shù)的本科畢業(yè)生如果從事相關(guān)專業(yè)的工作的話，干的將是”照顧好” 這些機(jī)器，使他們不出錯(cuò)的完成好設(shè)定的工作任務(wù)。但在科技如此迅速的今天，我們也因考慮到我們與機(jī)器人的關(guān) 系，是敵是友，是奴主關(guān)系，還是朋友關(guān)系。在科幻小說(shuō)和電影電視 中，我們對(duì)機(jī)器人作戰(zhàn)的場(chǎng)面已不陌生。機(jī)器人不外乎分為兩種，一 種是人類的朋友，協(xié)助正義戰(zhàn)勝邪惡；另一種則是人類的敵人，給世 界帶來(lái)災(zāi)禍。教授凱文渥維克是控制論領(lǐng)域知名專家，他在機(jī)器的征途 一書(shū)中描寫了機(jī)器人對(duì)未來(lái)社會(huì)的影響。他認(rèn)為50年內(nèi)機(jī)器人將擁 有高于人類的智能。機(jī)器人在某些方面確實(shí)比人類強(qiáng)，比如：速度比 人快，力量比人大等，但機(jī)器人的綜合智能較人類還相去甚遠(yuǎn)，還沒(méi) 有對(duì)人類形成任何威脅。但這是否說(shuō)明人類永遠(yuǎn)能控制或戰(zhàn)勝自己的 創(chuàng)造物呢？現(xiàn)在還不得而知。這些預(yù)見(jiàn)從另一個(gè)角度給人們敲響了警 鐘，不要給自己創(chuàng)造敵人。克隆技術(shù)的出現(xiàn)，在社會(huì)上引起了很大的 爭(zhēng)議，大多數(shù)國(guó)家禁止克隆人。對(duì)于機(jī)器人還沒(méi)有到這種地步，因?yàn)?現(xiàn)在的機(jī)器