机器人的上下五千年

2017年3月，中国机器人行业论坛暨第三届恰佩克颁奖典礼在江苏苏州吴中市召开。在签到台前，每一位参会嘉宾都领取到了一枚金色胸扣，上面是一个人头和三个字-恰佩克，当时作为刚入行没多久的新人，对这枚胸扣及上面刻画的人物产生了很大兴趣，会议过后，翻阅了各种有关恰佩克与机器人的书籍，了解到机器人一词是恰佩克于1921年首次提出的，同时也了解到机器人起源于古代，兴盛于20世纪60年代，全面爆发于21世纪初，由此引发了机器人上下五千年的探索。

机器人的起源

早在古希腊时期，伟大的思想家亚里士多德便开始思考自动化工具将给整个社会带来怎样影响的问题，但仅仅是思考，并没有自动化工具的问世。直到公元前四百年，来自意大利的阿基塔斯设计一架蒸汽动力的鸽子型自动飞行器，才标志着自动化工具的诞生，也是今天机器人的起源。

随后，各种各样的自动化工具在世界各地开花结果，并相继出现在人们的视野中，比如希腊和罗马科学家研发的各种款式的能够自主运行的精巧自动机-水钟等。直到11世纪，被称为机器人之父的加扎利创造性地发明了分段齿轮，才将自动化工具提升到了新高度，其他学科的技术相继应用到了自动化工具中，并出现了能够完成移动手臂、下巴甚至是坐起等动作，具备自主能力的骑士、以娱乐为目的的飞行机器人-鹰和棋类机器人和能歌善舞的音乐机器人-歌雀、头部与手臂能够移动且能通过无线电信号进行通话的机器人Eric，至此世界首台机器人诞生。

机器人的发展

20世纪20年代，捷克剧作家卡尔·恰佩克（Karl Capek）在其名为《罗素姆万能机器人》的戏剧作品中首次提出了“robot”（机器人）这个名词。但机器人学的概念正式诞生于1942年艾萨克-阿西莫夫（Iassac Asimov）出版的短篇小说《环舞（Runaround）》之后，阿西莫夫在小说中提出了其著名的机器人三定律：（1）机器人不能伤害人类，或坐视人类受到伤害；（2）机器人必须服从人类的命令；（3）机器人必须保护自己，但前提是不能违反前两项定律。

1950年，图灵阐述了他设计出的人工智能测试思路，测试的目标在于确定机器是否具备思考能力，并成为了人工智能的衡量基准，也为达特茅斯学院建立人工智能提供了必要的框架。受图灵测试相关要求的影响和市场需求的探索，1954年，George Devol提出了一款能够利用一条机械手臂运送压铸件并将其焊接到位的工业机器人-尤曼特，从此永远改变了世界制造业的面貌。

从通用汽车生产线全面引入工业机器人-尤曼特开始，到福特公司在世界各地的生产线上增加了数百台封胶机器人，机器人开始在工业环境中迅速普及，并呈现爆发式增长。随着计算机相关技术的发展，机器人技术也从利用磁鼓操作技术逐步向计算机控制技术转变，并先后出现了斯坦福机械臂、有6个机电驱动轴的工业机器人、拟人化机器人WABOT-1、选择性遵循装配机械臂、六足机器人格根斯（Genghis）等较为先进的机器人。

自20世纪80年代开始，机器人正式开始进入主流消费市场，各式各样的机器人玩具相继出现，如由TOMY公司出品当时最受欢迎的遥控机器人玩具-Omnibot 2000、全党推出的能够对6种不同命令做出反应且能够通过CRT屏幕上的闪光进行发送的机器人操作体R.O.B（Robotic Operating Buddy）、当时年末购物旺季最抢手的玩具-一款毛茸茸的类蝙蝠机器人菲比娃娃（Furby）、索尼公司（Sony）的机器狗“爱宝”（AIBO）。

20世纪90年代初，机器人开始进入医疗、航空等领域，该时期比较典型的是斯坦福大学教授John R. Adler开发完成的能够以手术方式治疗肿瘤的放射手术系统-Cyberknife；该系统是一种非侵入性手术工具，可实现对肿瘤的追踪与瞄准，进而聚焦辐射束以实现手术操作。该时期太空领域比较经典的是送往火星的火星车-Sojourner，该火星车火星250平方米的土地，并搜集拍摄大量火星信息，为科学判定和太空解密提供了依据。

机器人的爆发

进入21世纪以来，由于传感、大数据、云计算、人工智能、生物材料等核心技术的发展，机器人智能化发展方向已是十分明显，先后各种智能机器人出现在人们生活的方方面面，无论是你走在马路上，还是在逛商场，亦或是出去游玩，机器人已无时无刻存在于你的各项生活中，小到洗衣做饭打扫卫生，大到办公娱乐智能陪伴，机器人几乎已经做到了生活工作娱乐等各领域的全覆盖。随着人工智能技术的不断发展成熟和社会需求的变化，智能化机器人时代也悄悄来临。

比尔盖茨也说过，21世纪以后将是机器人的世纪。机器人走进千家万户已是大势所趋，世界各国也相继出台各种政策，如中国的《中国制造 2025》、《机器人产业发展规划（2016—2020）》、《新一代人工智能发展规划》，美国的《国家机器人计划1.0和2.0》、《美国机器人技术路线图》，欧盟的《2020地平线机器人项目》，日本的《机器人白皮书》、《机器人新战略》，韩国的《第二次机器人行动计划》等政策，从政策层面给予了智能机器人产业足够的重视，无疑将进一步促进整个产业的发展。技术方面，各国研发人员在仿人灵巧操作、基于模型的集成、非结构化环境感知、教育训练、人机协作等关键技术方面正在克力公关，争抢医疗、太空机器人、特殊环境领域的市场制高点。产业方面，全球科技巨头争相加入人工智能的大战，涌现了一批又一批的机器人领域的创业型科技企业，如谷歌、新松、寒武纪智能、科沃斯等科技公司。应用方面，据国际机器人联合会近日发布的《2018年世界机器人报告》显示，仅工业机器人2017年全球的销量高达38万台，同比增长29%。服务机器人方面，近年来行业市场规模逐步扩大，从2010 年的39.64 亿美元增长到2017年的74.5亿美元，年均复合增速11.14%。由此可见，机器人市场应用是多么的庞大。

机器人的四个不同阶段

从上面机器人发展历程来看的话，机器人大致经历了诞生、发展和全面爆发三个阶段；而从机器人研究技术水平的高低来看话，大致经历了机械化控制机器人、程序控制机器人、自适应机器人和智能化机器人四代发展历程。

第一代机器人是机械化控制机器人：该类机器人是通过机械传动装置、机械传输装置、机械执行装置，简单的实现了起坐、弯腰、微笑、指针转动和动作传递等较为简单的动作，需要人协助该类装置才能完成相应动作，不具备自动性，因此该类机器人也被称为“被动型机器人”。

第二代机器人是程序控制机器人：该类机器人能够完全按照预先嵌入在机器 人存储器中的设定的控制程序指定动作及步骤进行工作。程序的设计及嵌入可通过“示教-再现”方式和“人为设定”两种方式完成。这一代机器人由于其能完全按照人们的意愿从事重复劳动，且故障率较低，被广泛应用于工业生产中，但其最大缺点是它只能刻板地完成程序规定的动作，却不能随环境的变化而相应调整自身动作；因其没有感知功能，容易对工作现场的人员造成危害。

第三代机器人是自适应机器人：相比于第二代机器人，该类机器人的最主要标志是自身安装了视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等传感器，使其具备了感知能力，而且可以通过计算机对其进行有效控制。故该类机器人能够通过传感器获取工作环境及操作对象的简单信息，然后通过计算机对其获得的有关信息进行分析和处理控制机器人的动作，并且具有随环境的变化而改变自己的行为的能力。目前，该类机器人已在汽车、飞机、矿山及仓储物流等行业实现了商品化。

第四代机器人是智能机器人：该类机器人最大的特点就是具有类人的自主思考和处理问题的能力。它不仅配备有视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官使其具有感知环境的能力；也能从外部环境中获取并分析有关信息的思维能力；还能对自身感知到的信息进行处理并控制自己的行为的作用于环境的行为能力。但目前各国机器人研制机构推出的机器人大多都仅具有部分智能，距离真正的智能化机器人还有一段距离。不过从各国政府对智能领域的重视程度和企业聚力研发的劲头来看，相信智能化机器人走进我们生活的那一刻将比我们预期的还要早！