第五章 机器人
第一节机器人的诞生和发展
20世纪的伟大发明
20世纪，人类取得了辉煌的成就，从量子理论、相对论的创立，原子能的应用，脱氧核
糖核酸双螺旋结构的发现，到信息技术的腾飞，人类基因组工作草图的绘就，世界科技发生
了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技
术等都取得了重大突破，极大地提高了社会生产力。
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40年的发展
已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生——成长——成熟期后，已成为制造业中不可
少的核心装备，世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。特种机
器人作为机器人家族的后起之秀，由于其用途广泛而大有后来居上之势，仿人形机器人、农
业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途的
特种机器人纷纷面世，而且正以飞快的速度向实用化迈进。
现在社会上对机器人有很多迷惑，有人认为机器人无所不能。这些朋友是从电影、电视
、小说中认识机器人的，他们眼中的机器人是神通广大的万能机器，当他们看到现实的机器
人时，他们会认为现在的机器人太普通，不能称之为机器人。有人认为机器人是人，形状必
须像人，不像人怎么能叫机器人，然而现实中绝大多数的机器人样子不像人，这使很多机器
人爱好者大失所望。还有人认为机器人上岗，工人就会下岗，无形中把机器人当成了竞争对
手，他们没有想到机器人会为人做许多有益的事情，会推动产业的发展，给人类创造更多的
就业机会。
机器人的定义
在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机
器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，
新的机型、新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及了人的概念，成为一个难
以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻
想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想像和创造空间。
其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试
着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖
的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”
（Android），它由4部分组成：
1生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等）。
2造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔甲）。
3人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态）。
4人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等）。
为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”：
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。
这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。
机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要
素，所以在把机器人理解为仿人机器的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预
先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象。”
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的
操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”
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。”
中国工程院院长宋健指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成
就，是当代最高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的
发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影
响。
机器人的分类
关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分
，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。一般的分类名称及其简要解释如下
：
1操作型机器人
能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中
。
2程控型机器人
按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。
3示教再现型机器人
通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。
4数控型机器人
不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作
业。
5感觉控制型机器人
利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
6适应控制型机器人
机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。
7学习控制型机器人
机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。
8智能机器人
以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所
谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工
业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括服务机器人、水下机
器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分
支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器
人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工
业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。
