12机器人概况

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1、20世纪的伟大发明机器人技术作为机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自世纪人类最伟大的发明之一，自60年年代初问世以来，已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞代初问世以来，已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生生成长成长成熟期后，已成为制造业中不可少的核心装成熟期后，已成为制造业中不可少的核心装备，世界上有约备，世界上有约75万台工业机器人正与工人并肩战斗在各条万台工业机器人正与工人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、途广泛而大有后来居上之势，仿人形机

2、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。速度向实用化迈进。机器人 的出现并高速发展是社会和经济发展的必然，是为了的出现并高速发展是社会和经济发展的必然，是为了提高社会的生产水平和人类的生活质量，让机器人替人们干那提高社会的生产水平和人类的生活质量，让机器人替人们干那些人干不了、干不好的工作。在现实生活中有些工作会对人体些人干不了、干不好的工作。在现实生活中有些工作会对人体造成伤害，比如喷漆、重

3、物搬运等；有些工作要求质量很高，造成伤害，比如喷漆、重物搬运等；有些工作要求质量很高，人难以长时间胜任，比如汽车焊接、精密装配等；有些工作人人难以长时间胜任，比如汽车焊接、精密装配等；有些工作人无法身临其境，比如火山探险、深海探密、空间探索等；有些无法身临其境，比如火山探险、深海探密、空间探索等；有些工作不适合人去干，比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重工作不适合人去干，比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重复性劳作等；这些都是机器人大显身手的地方。服务机器人还复性劳作等；这些都是机器人大显身手的地方。服务机器人还可以治病保健、保洁保安；水下机器人可以帮助打捞沉船、铺可以治病保健、保洁保安；水下

4、机器人可以帮助打捞沉船、铺设电缆；工程机器人可以上山入地、开洞筑路；农业机器人可设电缆；工程机器人可以上山入地、开洞筑路；农业机器人可以耕耘播种、施肥除虫；军用机器人可以冲锋陷阵、排雷排弹以耕耘播种、施肥除虫；军用机器人可以冲锋陷阵、排雷排弹机器人的定义机器人的定义 机器人问世已有几十年，机器人的定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，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到了人的概念，成主要是因为机器人

5、涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。由于机器人为一个难以回答的哲学问题。由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。造空间。自机器人诞生之日起，人们就不断地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，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。的定义也不断充实和创新。机器人指挥机器人三原则机器人三原则 为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫于为了防止机器人

6、伤害人类，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了年提出了“机器人三原则机器人三原则”：1，机器人不应伤害人类；，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，机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；除外；3，机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。，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。直将这三原则作为机器人开发的准则。在 1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个有代表性的定义。

7、一是森政弘与合田周平提出的：有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等奴隶性等7个特征的柔性机器个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下另一个是加藤

8、一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人：个条件的机器称为机器人：1，具有脑、手、脚等三要素的个体；，具有脑、手、脚等三要素的个体；2，具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感，具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；器；3，具有平衡觉和固有觉的传感器。，具有平衡觉和固有觉的传感器。该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固感器相当

9、于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。是工业机器人而是自主机器人。2机器人的定义是多种多样的，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。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，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的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。器人理解为仿动物的机器。1988年法国的埃斯皮奥将年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：机器人

10、定义为：“机器人学是机器人学是指设计能根据传感器信息实现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此系统的使用方法作为研究对象象”。1987年国际标准化组织对年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：工业机器人进行了定义：“工工业机器人是一种具有自动控制业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。种作业的可编程操作机。”礼仪机器人礼仪机器人3 我国科学家对机器人的定义是：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

11、物相似的智能能机器，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有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断

12、地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机

13、的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。术开辟出更加广阔的发展空间。4 中国工程院院长宋健指出：中国工程院院长宋健指出：“机器人学的进步和应机器人学的进步和应用是用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意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义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果，。机器人技术综合了多学科的

14、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。断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。机器人的分类机器人的分类关于机器人如关于机器人如何分类，国际何分类，国际上没有制定统上没有制定统一的标准，有一的标准，有的按负载重量的按负载重量分，有的按控分，有的按控制方式分，有制方式分，有的按自由度分，的按自由度分，有的按结构分，有的按结构分，有的按应用领有的按应用领域分。一般的域分。一般的分类方式见表：分类方式见表：我国 的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两的机器人专家从应用环境

15、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，器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独

16、立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军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，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。这和我国的分类是一致的。古代机器人 机器人一词的出现和世界上机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人几十年的事。然而人们对机器人

17、的幻想与追求却已有的幻想与追求却已有3000多年的多年的历史。人类希望制造一种像人一历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各样的机器，以便代替人类完成各种工作。种工作。西周时期，我国的能工巧匠偃师西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。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，能在空中飞行家，据墨经记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日三日不下不下”，体现了我国劳动人民的聪明智慧。，体

18、现了我国劳动人民的聪明智慧。公元前公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人人自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，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。它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。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，并在大阪的道顿堀演出。大阪的道顿堀演出。1738年，法国天才技师杰克年，法国天才技师杰克戴戴瓦克逊发明了一只机器鸭，瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食

19、和排泄。瓦克逊的本意是它会嘎嘎叫，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。想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。在当时的自动玩偶中，最杰出的要数瑞士在当时的自动玩偶中，最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克的钟表匠杰克道罗斯和他的儿子利道罗斯和他的儿子利路易路易道罗斯。道罗斯。1773年，他们连续推出了自动书写玩年，他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，画笔和颜色绘画

20、，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。由于结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。由于当时技术条件的限制，这些玩偶其实是身高一当时技术条件的限制，这些玩偶其实是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐，现在还定期演奏供参风琴的琴键而弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。观者欣赏，展示了古代人的智慧。写字机器人2 19世纪中叶自动玩偶

21、分为世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。己的位置。1831年歌德发表了浮士德，塑造了人造年歌德发表了浮士德，塑造了人造人人“荷蒙克鲁斯荷蒙克鲁斯”；1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品葛蓓莉娅；主角的作品葛蓓莉娅；1883年科洛迪的木偶奇遇年科洛迪的木偶奇遇记问世；记问世；1886年未来的夏娃问世。在机械实物制年未来的夏娃问世。在机械实物制造方面，造方面，1893年摩尔制造了年摩尔制造了“蒸汽人蒸汽人”，“蒸汽人蒸汽人”靠靠蒸

22、汽驱动双腿沿圆周走动。蒸汽驱动双腿沿圆周走动。进入进入20世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一些适用化的机器人相继问世，的关心与支持，一些适用化的机器人相继问世，1927年年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报电报箱箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电，并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。该机器人不能走动。1959年第一台工业机器人（可编程、年第一台工业机

23、器人（可编程、圆坐标）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。圆坐标）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。现代机器人 现代机器人的研究始于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世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。动化的发展，以及原子能的开发利用。自自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便

24、是便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。研究又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于研究所于1947年开发了遥控机械手，年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从年又开发了机械式的主从机械手。机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专年美国戴

25、沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1机器人汽车焊接生产线2铆接机器人作为机器人产品最早的实用机型作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是（示教再现）是1962年美国年美国AMF公公司推出的司推出的“VERSTRAN”和和UNIMATION公司

26、推出的公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。成。1965年，年，MIT的的Roborts演示了演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。定位简单积木的机器人系统。1967年日本成立了人工手研究会年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。召开了日本首届机器人学术会。1970年在美国召开了第一届国际工业年在美国召开

27、了第一届国际工业机器人学术会议。机器人学术会议。1970年以后，机器年以后，机器人的研究得到迅速广泛的普及。人的研究得到迅速广泛的普及。31973年，辛辛那提米拉克隆公司的理查德豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45公斤。到了1980年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”。随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。机器狗4 随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人器人在功能和技术层次上有了很大的提高，

28、移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。80年代，将年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用，而且又赋予了机器人指导了机器人技术的研究和应用，而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间，水下机器人、空间机器人、技术向深广发展的巨大空间，水下机器人、空间机器人、空中机器人

29、、地面机器人、微小型机器人等各种用途的空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器到各个领域形成了各式各样的新机器机器人化机器。机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人软件机器人”、“网络机器人网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。新活力。5自治潜水器机器人的手 机器

30、人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使机器人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使它具有触觉，在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件它具有触觉，在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件（如灵敏的弹簧测力计）。如果要感知冷暖，还可以装上热敏（如灵敏的弹簧测力计）。如果要感知冷暖，还可以装上热敏元件。当触及物体时，触敏元件发出接触信号，否则就不发出元件。当触及物体时，触敏元件发出接触信号，否则就不发出信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器（一种利用转动信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器（一种利用转动来改变电路的电阻因而输出电流信号的元件），它能把手指的来改变电路的电阻因

31、而输出电流信号的元件），它能把手指的弯曲角度转换成弯曲角度转换成“外形弯曲信息外形弯曲信息”。把外形弯曲信息和各指节。把外形弯曲信息和各指节产生的产生的“接触信息接触信息”一起送入电子计算机，通过计算就能迅速一起送入电子计算机，通过计算就能迅速判断机械手所抓的物体的形状和大小。判断机械手所抓的物体的形状和大小。现在，机器人的手已经具有了灵巧的指，腕，肘和肩胛关现在，机器人的手已经具有了灵巧的指，腕，肘和肩胛关节，能灵活自如的伸缩摆动，手腕也会转动弯曲。通过手指上节，能灵活自如的伸缩摆动，手腕也会转动弯曲。通过手指上的传感器还能感觉出抓握的东西的重量，可以说已经具备了人的传感器还能感觉出抓握的东

32、西的重量，可以说已经具备了人手的许多功能。手的许多功能。2 在实际情况中有许多时候并不一定需要这样复杂的在实际情况中有许多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指，而只需要能从各种不同的角度触及并搬动多节人工指，而只需要能从各种不同的角度触及并搬动物体的钳形指。物体的钳形指。1966年，美国海军就是用装有钳形人工年，美国海军就是用装有钳形人工指的机器人指的机器人“科沃科沃”把因飞机失事掉入西班牙近海的一把因飞机失事掉入西班牙近海的一颗氢弹从七百五十米深的海底捞上来。颗氢弹从七百五十米深的海底捞上来。1967年，美国飞年，美国飞船船“探测者三号探测者三号”就把一台遥控操作的机器人送上月球。就把一台遥

33、控操作的机器人送上月球。它在地球上的人的控制下，可以在两平方米左右的范围它在地球上的人的控制下，可以在两平方米左右的范围里挖掘月球表面四十厘米深处的土壤样品，并且放在规里挖掘月球表面四十厘米深处的土壤样品，并且放在规定的位置，还能对样品进行初步分析，如确定土壤的硬定的位置，还能对样品进行初步分析，如确定土壤的硬度，重量等。它为度，重量等。它为“阿波罗阿波罗”载人飞船登月当了开路先载人飞船登月当了开路先锋。锋。机器人的眼睛 让机器也能象人那样识文断字，看东西。关于机器识别的理论，让机器也能象人那样识文断字，看东西。关于机器识别的理论，方法和技术，称为模式识别。所谓模式是指被判别的事件或过程，方法

34、和技术，称为模式识别。所谓模式是指被判别的事件或过程，它可以是物理实体，如文字，图片等，也可以是抽象的虚体，如气它可以是物理实体，如文字，图片等，也可以是抽象的虚体，如气候等。机器识别系统与人的视觉系统类似，由信息获取，信息处理候等。机器识别系统与人的视觉系统类似，由信息获取，信息处理与特征抽取，判决分类等部分组成。与特征抽取，判决分类等部分组成。机器认字机器认字。大家知道，信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。大家知道，信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。一人一天只能分拣一人一天只能分拣2-3千封信，现在采用机器分拣，可以提高效率十千封信，现在采用机器分拣，可以提高效率十多

35、倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。先对输入的邮政多倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。先对输入的邮政编码进行分析，并抽取特征，若输入的是个编码进行分析，并抽取特征，若输入的是个6字，其特征是底下有字，其特征是底下有个圈，左上部有一直道或带拐弯。其次是对比，即把这些特征与机个圈，左上部有一直道或带拐弯。其次是对比，即把这些特征与机器里原先规定的器里原先规定的0到到9这十个符号的特征进行比较，与哪个数字的特这十个符号的特征进行比较，与哪个数字的特征最相似，就是哪个数字。这一类型的识别，实质上叫分类，在模征最相似，就是哪个数字。这一类型的识别，实质上叫分类，在模式识别理论中，这种方法叫

36、做统计识别法。式识别理论中，这种方法叫做统计识别法。机器人认字的研究成果除了用于邮政系统外，还可用于手写程机器人认字的研究成果除了用于邮政系统外，还可用于手写程序直接输入，政府办公自动化，银行合计，统计，自动排版等方面。序直接输入，政府办公自动化，银行合计，统计，自动排版等方面。机器识图 机器识图的方法除了上述的统计方法外，还有语言法，它是基机器识图的方法除了上述的统计方法外，还有语言法，它是基于人认识过程中视觉和语言的联系而建立的。把图像分解成一些直于人认识过程中视觉和语言的联系而建立的。把图像分解成一些直线、斜线、折线、点、弧等基本元素，研究它们是按照怎样的规则线、斜线、折线、点、弧等基本

37、元素，研究它们是按照怎样的规则构成图像的，即从结构入手，检查待识别图像是属于哪一类构成图像的，即从结构入手，检查待识别图像是属于哪一类“句型句型”，是否符合事先规定的句法。按这个原则，若句法正确就能识别，是否符合事先规定的句法。按这个原则，若句法正确就能识别出来。出来。机器识图具有广泛的应用领域，在现代的工业，农业，国防，机器识图具有广泛的应用领域，在现代的工业，农业，国防，科学实验和医疗中，涉及到大量的图象处理与识别问题。科学实验和医疗中，涉及到大量的图象处理与识别问题。机器识别物体机器识别物体 机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄

38、像机作为信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息，颜色信息，距离信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息，颜色信息，距离信息等原理，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有等原理，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有所不同罢了。由于电视摄像机所拍摄的方向不同，可得各种图形，所不同罢了。由于电视摄像机所拍摄的方向不同，可得各种图形，如抽取出棱数，顶点数，平行线组数等立方体的共同特征，参照事如抽取出棱数，顶点数，平行线组数等立方体的共同特征，参照事先存储在计算机中的物体特征表，便可以识别立方体了。先存储在计算机中的物体特征表，便可以识别立方体了。目前，机器可以识别简单形

39、状的物体。对于曲面物体，电子部目前，机器可以识别简单形状的物体。对于曲面物体，电子部件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究，也有所进展。物件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究，也有所进展。物体识别主要用于工业产品外观检查，工件的分选和装配等方面。体识别主要用于工业产品外观检查，工件的分选和装配等方面。机器人的鼻子 机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制成功了一种嗅敏仪，这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十成功了一种嗅敏仪，这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十多种气体，还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡

40、的一氧化多种气体，还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡的一氧化碳（也就是我们通常所用的煤气）。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡，碳（也就是我们通常所用的煤气）。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡，氯化钯等物质烧结而成的探头（相当于鼻粘模）。当它遇到某些种氯化钯等物质烧结而成的探头（相当于鼻粘模）。当它遇到某些种类气体的时候，它的电阻就发生变化，这样就可以通过电子线路做类气体的时候，它的电阻就发生变化，这样就可以通过电子线路做出相应的显示，用光或者用声音报警。同时，用这种嗅敏仪还可以出相应的显示，用光或者用声音报警。同时，用这种嗅敏仪还可以查出埋在地下的管道漏气的位置。查出埋在地下的管道漏气的位置。现在利

41、用各种原理制成的气体自动分析仪已经有很多种类，广现在利用各种原理制成的气体自动分析仪已经有很多种类，广泛应用于检测毒气，分析宇宙飞船座舱里的气体成分，监察环境等泛应用于检测毒气，分析宇宙飞船座舱里的气体成分，监察环境等方面。方面。这些气体分析仪，原理和显示都和电现象有关，所以人们把它这些气体分析仪，原理和显示都和电现象有关，所以人们把它叫做电子鼻。把电子鼻和电子计算机组合起来，就可以做成机器人叫做电子鼻。把电子鼻和电子计算机组合起来，就可以做成机器人的嗅觉系统了。的嗅觉系统了。机器人的耳朵 机器人的耳朵通常是用机器人的耳朵通常是用“微音器微音器”或录音机来做的。被送到太或录音机来做的。被送到太

42、空去的遥控机器人，它的耳朵本身就是一架无线电接收机。空去的遥控机器人，它的耳朵本身就是一架无线电接收机。用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的“耳朵耳朵”比人的耳朵更为比人的耳朵更为灵敏，即使是火柴棍那样细小的东西反射回来的声波也能被它灵敏，即使是火柴棍那样细小的东西反射回来的声波也能被它“听听”的清清楚楚。如果用这样的耳朵来监听粮库，那么在二到三公斤的清清楚楚。如果用这样的耳朵来监听粮库，那么在二到三公斤的粮食里的一条小虫爬动的声音也能被它准确地的粮食里的一条小虫爬动的声音也能被它准确地“听听”出来。出来。用压电材料做成的用压电材料做成的“耳朵耳朵”之所以能够听到声

43、音，其原因就是之所以能够听到声音，其原因就是压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压，这种电压能压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压，这种电压能使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下不断被拉伸或压缩的时候，就产生了随声音信号变化而变化的电流，不断被拉伸或压缩的时候，就产生了随声音信号变化而变化的电流，这种电流经过放大器放大后送入电子计算机（相当于人大脑的听区）这种电流经过放大器放大后送入电子计算机（相当于人大脑的听区）进行处理，机器人就能听到声音了。进行处理，机器人就能听到声音了。2 能听到声音只是做

44、到了第一步，更重要的是要能识别不同的声能听到声音只是做到了第一步，更重要的是要能识别不同的声音。目前人们已经研制成功了能识别连续话音的装置，它能够以百音。目前人们已经研制成功了能识别连续话音的装置，它能够以百分之九十九的比率，识别不是特别指定的人所发出的声音，这项技分之九十九的比率，识别不是特别指定的人所发出的声音，这项技术就使得电子计算机能开始术就使得电子计算机能开始“听话听话”了。这将大大降低对电子计算了。这将大大降低对电子计算机操作人员的特殊要求。操作人员可以用嘴直接向电子计算机发布机操作人员的特殊要求。操作人员可以用嘴直接向电子计算机发布指令，改变了人在操作机器的时候手和眼睛忙个不停而

45、与此同时嘴指令，改变了人在操作机器的时候手和眼睛忙个不停而与此同时嘴巴和耳朵却是闲着的状况。一个人可以用声音同时控制四面八方的巴和耳朵却是闲着的状况。一个人可以用声音同时控制四面八方的机器，还可以对楼上楼下的机器同时发出指令，而且并不需要照明，机器，还可以对楼上楼下的机器同时发出指令，而且并不需要照明，这样就很适宜于在夜间或地下工作。这项技术也大大加速了电话的这样就很适宜于在夜间或地下工作。这项技术也大大加速了电话的自动回答，车票的预定以及资料查找等服务工作的自动化实现的进自动回答，车票的预定以及资料查找等服务工作的自动化实现的进程。程。现在人们还在研究使机器人能通过声音来鉴别人的心理状态，现

46、在人们还在研究使机器人能通过声音来鉴别人的心理状态，人们希望未来的机器人不光能够听懂人说的话，还能够理解人的喜人们希望未来的机器人不光能够听懂人说的话，还能够理解人的喜悦，愤怒，惊讶，犹豫和暧昧等情绪。这些都会给机器人的应用带悦，愤怒，惊讶，犹豫和暧昧等情绪。这些都会给机器人的应用带来极大的发展空间。来极大的发展空间。机器人是人类的助手和朋友 在科幻小说和电影电视中，我们对机器人作战的场面已不陌生。在科幻小说和电影电视中，我们对机器人作战的场面已不陌生。机器人不外乎分为两种，一种是人类的朋友，协助正义战胜邪恶；机器人不外乎分为两种，一种是人类的朋友，协助正义战胜邪恶；另一种则是人类的敌人，给世

47、界带来灾祸。另一种则是人类的敌人，给世界带来灾祸。英国雷丁大学教授凯文英国雷丁大学教授凯文渥维克是控制论领域知名专家，他在渥维克是控制论领域知名专家，他在机器的征途一书中描写了机器人对未来社会的影响。他认为机器的征途一书中描写了机器人对未来社会的影响。他认为50年内机器人将拥有高于人类的智能。机器人在某些方面确实比人类年内机器人将拥有高于人类的智能。机器人在某些方面确实比人类强，比如：速度比人快，力量比人大等，但机器人的综合智能较人强，比如：速度比人快，力量比人大等，但机器人的综合智能较人类还相去甚远，还没有对人类形成任何威胁。但这是否说明人类永类还相去甚远，还没有对人类形成任何威胁。但这是否

48、说明人类永远能控制或战胜自己的创造物呢？现在还不得而知。这些预见从另远能控制或战胜自己的创造物呢？现在还不得而知。这些预见从另一个角度给人们敲响了警钟，不要给自己创造敌人。克隆技术的出一个角度给人们敲响了警钟，不要给自己创造敌人。克隆技术的出现，在社会上引起了很大的争议，大多数国家禁止克隆人。对于机现，在社会上引起了很大的争议，大多数国家禁止克隆人。对于机器人还没有到这种地步，因为现在的机器人不仅未对我们构成威胁，器人还没有到这种地步，因为现在的机器人不仅未对我们构成威胁，而且给社会带来了巨大的裨益。对于一些对人类有害，如带攻击武而且给社会带来了巨大的裨益。对于一些对人类有害，如带攻击武器的军

49、用机器人应有所选择并限制起其发展，我们不应将生杀大权器的军用机器人应有所选择并限制起其发展，我们不应将生杀大权交给机器人。交给机器人。导盲机器人 随着工业化的实现，信息化的到来，随着工业化的实现，信息化的到来，我们开始进入知识经济的新时代。创新是我们开始进入知识经济的新时代。创新是这个时代的源动力。文化的创新、观念的这个时代的源动力。文化的创新、观念的创新、科技的创新、体制的创新改变着我创新、科技的创新、体制的创新改变着我们的今天，并将改造我们的明天。新旧文们的今天，并将改造我们的明天。新旧文化、新旧思想的撞击、竞争，不同学科、化、新旧思想的撞击、竞争，不同学科、不同技术的交叉、渗透，必将迸发

50、出新的不同技术的交叉、渗透，必将迸发出新的精神火花，产生新的发现、发明和物质力精神火花，产生新的发现、发明和物质力量。机器人技术就是在这样的规律和环境量。机器人技术就是在这样的规律和环境中诞生和发展的。科技创新带给社会与人中诞生和发展的。科技创新带给社会与人类的利益远远超过它的危险。机器人的发类的利益远远超过它的危险。机器人的发展史已经证明了这一点。机器人的应用领展史已经证明了这一点。机器人的应用领域不断扩大，从工业走向农业、服务业；域不断扩大，从工业走向农业、服务业；从产业走进医院、家庭；从陆地潜入水下、从产业走进医院、家庭；从陆地潜入水下、飞往空间；飞往空间；.。机器人展示出它们的。机器人

51、展示出它们的能力与魅力，同时也表示了它们与人的友能力与魅力，同时也表示了它们与人的友好与合作。好与合作。“工欲善其事，必先利其器工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其它物质不不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其它物质不能替代的。尽管人类社会本身还存在着不文明、不平等的现能替代的。尽管人类社会本身还存在着不文明、不平等的现象，甚至还存在着战争，但是，社会的进步是历史的必然，象，甚至还存在着战争，但是，社会的进步是历史的必然，所以，我们完全有理由相信，象其它许多科学技术的发明发所以，我们完全有理由相信，象其它许多科学技术的发明发现一样，机器人也应该成为人类的好助手、好朋友。中国的现一样，机器人也应该成为人类的好助手、好朋友。中国的未来在科学。展望未来在科学。展望21世纪，科学技术的灯塔指引着更加美好世纪，科学技术的灯塔指引着更加美好的明天。的明天。