机器人是一种如同自动机床、汽车、火车一样自动化机器或装备，一旦机器造型人形化、类人化，再智能化，便被赋予人工生特征区别于其他自动装备。机器人学是一门研究机器人科学技术及其应用的学科，就如：力学、物理学、数学、电子学、信息学一样。电影中的机器人《变形金刚》《阿童木》《机器猫》《终结者》《人工智能》《我，机器人》形象和概念已深入人心。机器人从技术功能上分为工业机器人、服务机器人。

 

机器人和人工智能的关系

 

“机器人”及其概念的出现都早于“人工智能”，机器人“Robot”一词出现于1920年，而早于50年代出现的人工智能“Artificial Intelligence”英文缩写为AI。

 

机器人学的进一步发展需要人工智能的指导，并采用各种智能技术。60年代的机器人不具备智能化，后来出现人工智能应用在机器人上，增加传感器、人机交互系统及其自主性，不只是软件可视化。机器人学的研究领域已扩大，机器人学的发展为人工智能产生新推动力，并提供了一个很好的试验与应用场所。人工智能在机器学上应用传感信息处理、环境识别与建模、机器人规划与决策、机器学习与专家、自然语言理解等。

 

工业机器人作为生产与服务性机器人，据《机器人》统计，截2013年全球机器人数量已超过1000万台，其中工业机器人170万台，服务机器人830万台。机器人学联合会（IFR）新预测，20142018年之间，全球工业机器人销售数量将翻一番40万，到2018年全球将有130万台工业用机器人投入实际生产。工业机器人可以自动生产大型工业产品如汽车、飞机等；而服务性能的机器人如无人驾驶员、手术医生、海洋勘探员、拆弹专家、家庭服务员等能在人类各个领域广泛应用。

 

机器人概念的出现与近代发展历史

 

到了近代，技术和机械的进步为“机器人艺术”带来了新的生机。比如十九世纪中叶的自动玩偶分为两个流派：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有所发展。1831年歌德的《浮士德》塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”；1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》；1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世；1886年《未来的夏娃》出版…… 而在机械实物制造方面，1893年乔治·摩尔（George Moore）制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。

 

进入二十世纪后，机器人的研究与开发得到了民间与的支持，工业和服务型机器人相继被研制出来。

 

1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克（Karel Capek,1890—1938）在他的科幻小说《罗萨姆的机器人公司》中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。

1927年美国西屋公司工程师温兹利创造出个电动机器人“电报箱”，有无线电发报功能，并在纽约举行的博览会上展出，可与人类问答互动，但这类机器人不能行动。

1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可行走，会说77个字，甚可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。

1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫（Isaac Asimov,1920-1992）提出“机器人三定律”：一、机器人不得伤害人类，或者目睹人类个体将遭受危险而袖手不管；二、机器人必须服从人给予它的令，当该令与定律冲突时例外；三、机器人必须会保护自己，保护自身不会损害，除非人类让它作出牺牲。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。

1948年 诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。

1954年 美国人乔治·德沃尔（George Devol,1912—2011）制造出上台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。

1956年 在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。

1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出台工业机器人。随后成立了上家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。

1962年 美国通用汽车公司台工业机器人投入使用，标志着代工业机器人的诞生。

1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”（意思是搬运），与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到各国，掀起了全对机器人和机器人研究的热潮。

1962年—1963年传感器的应用提高了机器人的可*作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器；托莫维奇和博尼1962年在上早的“灵巧手”上用到了压力传感器；而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年帮助MIT推出了上个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统。

1965年 约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。

1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。

1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

1973年 上次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。

1978年 美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA今仍然工作在工厂线。

1984年 英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查”。

1998年 丹麦乐高公司推出机器人（Mind-storms）套件，让机器人制造变得跟搭积木一样相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人。

1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝（AIBO），当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。

2002年美国IRobot公司推出了吸尘器机器人，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶回充电座，是目前销量机器人，证明机器人进入了千家万户。

2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越*，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。[5]

 

当代机器人发展的近况

 

目前处于从弱人工智能向强人工智能的过渡时期。以智能机器人为重心的研究进展迅速。智能机器人作为第三代机器人带有多种传感器，根据环境的变化，能够将多种传感器收集到的信息进行识别和融合，具有很强的自我适应能力、学习能力和自治能力。强智能机器人已成为人工智能科学家的主要目标，艺术家和未来哲学家也对此极其关注，三者的相互作用，从哲学、科技与艺术观念各个领域引领人工智能的发展。

 

南加利福尼亚大学在1994年就研制成功台由生DNA分子制造的计算机，此发明加速了机器的生化之进程。机器生化的研究工作早已在不同领域展开，凯利称这种现象为机器与生的对等关系，科技和生共同具备相同的基本属性：两种系统的进化都是从简单到复杂，从统一到多元，从缓慢演化到快速进化的特征。“如果NDA可以制作成正在运行的计算机，而计算机可以像DNA那样进化”，那是生与机器的一体化。

 

2013年美国史密森尼频道（Smithsonian Channel）用纪录片采访了美国影子机器人公司主管贝托尔特・迈耶（Bertolt Meyer）和理查德・沃尔（Richard Walker），他们和一批美国工程师一起利用人造器官、肢体和其它身体组织，成功组装出会呼吸、说话和走路的逼真生化电子人。2013年10月11日在纽约动漫展公开亮相。“生化电子人（bionic man）”是指以模仿真人为目的制造的机器人，其还有“仿制人”或“人型机器人”等名称。

 

 

▲ 瑞士苏黎世大学社会心理学家梅尔 （Bertolt Meyer）与以他为蓝本的生化电子人在纽约市合影，注：梅尔天生无左下臂，装配有生化电子义肢

 

超仿真机器人，是外观和功能与人一样的智能机器人。这种机器人通过影像表现技术与身份认同之间的关系，追求和人的高度仿真性。科学家甚发明出跟自己一模一样人脸的机器人，不仅是五官和肢体特征可以高度仿真，就连人体的动作和形态都能和真人无异。

 

2006年日本大阪大学工程学教授、智能信息学家石黑浩（Hiroshi Ishiguro,1963—）以自己的身体作为模型，造出了一个无论相貌还是神态表情都和他本人*相似的“机器人替身”。“机器人替身”的仿真皮肤下装有50多个传感器和马达，如果用力戳它的脸，它甚会流露出“痛苦的表情”。石黑浩教授想让这个“机器人替身”代替他到大学中去授课，而他只需坐在家中遥控指挥，就能让“机器人替身”的嘴巴中发出他通过无线网络技术传去的真人“原声”。机器人的内建程序都是根据石黑浩教授本人的动作设计的，机器人不论眨眼或眼球转动等习惯动作，都和石黑浩本人如出一辙。这些细微的“人类动作”让人很难相信它是一个机器人。

 

▲ 石黑浩教授以自己身体原型造出的高仿真“机器人替身”

 

2010年，石黑浩教授新研制一款女性机器人，它能够准确地模拟女性的表情，可以行走、说话和微笑。这款高仿真机器人被名为“双子机器人TMF（Geminoid TMF)”，它采用手势捕捉系统，能够变动其橡胶面部，露出牙齿模拟女性的笑容，还可以皱起眉头。据悉，石黑浩与日本机器人制造商Kokoro共同研制出这款女性仿真机器人，这款机器人的“容貌”模拟一位女性，在该机器人展示会上这位女性也到场，她说：“她看上去就像是我的孪生姐妹！”

 

▲ 石黑浩新研制的女性高仿真机器人“双子机器人TMF”

 

Pepper（佩珀）是一款人形机器人，也是世上部情感机器人，由日本软银集团和法国Aldebaran Robotics研发，可综合考虑周围环境，并积极主动地作出反应。机器人配备了语音识别技术、呈现优美姿态的关节技术，以及分析表情和声调的情绪识别技术，可与人类进行交流。2015年2月27日，日本软银集团向研发人员限量发售300台Pepper。2015年6月—8月，Pepper正式面向普通顾客发售。 2017年10月11日，“Pepper”亮相首尔中区友利银行总店营业网点。AWE2018展会正式开始前，海尔抢先一步召开发布会，对外宣布与软银公司合作，时隔数年之后，终于将Pepper引入到中国市场。  

 

▲ 人形机器人Pepper

 

ASIMO（日本语：アシモ，罗马音：Ashimo，中文：阿西莫），日本本田技研工业株式会社研制的仿人机器人。这款机器人模仿人类的动作更精准，以达到帮助人类，特别是行动不便者的设计目的。现在的“阿西莫”不但能跑能走、上下阶梯，还会踢足球和开瓶倒茶倒水，动作十分灵巧。截2013年，ASIMO是先进的仿人行走机器人，更具备了人工智能，可以预先设定动作，还能依据人类的声音、手势等指令，执行相应动作，此外，它还具备了基本的记忆与辨识能力。

 

▲ 日本本田（Honda）研制的仿人机器人ASIMO

▲ 天津市龙眼机器人科技有限公司研制的智能安保双足机器人

 

2013年在哥伦比亚大学科学家们在米兰・斯托亚诺维奇博士( Milan Stojanovic）的带领下，成功研制出一种由DNA分子构成的“纳米蜘蛛”微型机器人，它们能够跟随DNA的运行轨迹自由地行走、移动、转向以及停止，并且它们能够自由地在二维物体的表面行走。“纳米”机器人可以用于医疗事业，以帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的，还可以帮助人们完成外科手术，清理动脉血管垃圾，及组成计算机新硬件等。科学家们已经研发出这种机器人的生产线。

 

“纳米机器人”的原型是根据分子水平的生物学原理设计，首先要设计制造出可对纳米空间进行*作的“功能分子器件”。代纳米机器人是把生物系统和机械系统有机结合的一种微型新系统；第二代纳米机器人是由原子或者分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置；第三代纳米机器人是在第二代纳米机器人的基础上，加入纳米计算机，智能程度增加、功能更加复杂的一种可以进行人机对话的分子装置。当前范围内，第三代纳米机器人还处在试验阶段，但可以肯定的是，未来几年内纳米机器人将会带来一场人类。在完全意义上讲，世上每一个现实存在的物体无论是电脑还是奶酪都是由分子组成的。在理论上，纳米机器人可以构建所有的物体。

 

 

▲ 由DNA分子构成的“纳米蜘蛛”微型机器人

 

2016年3月，在机器人设计师戴维·汉森（David Hanson）的测试中，与人类极为相似的人类机器人索菲亚（Sophia）自曝愿望，称想去上学、创作艺术、经商、拥有家庭等。索菲亚看起来就像人类女性，够能够表现出超过62种自然的面部表情。索菲亚的皮肤是使用名为Frubber的延展性材料制作，下面有很多电机，让它可做出微笑等动作，索菲亚“大脑”中的计算机算法能够识别面部，并与人进行眼神接触。此外，索菲亚还能理解语言和记住与人类的互动，包括面部。随着时间推移，它会变得越来越聪明。它的创造者汉森说：“它的目标就是像人类那样，拥有同样的意识、创造性和其他能力。”索菲亚是历史上首个获得公民身份的一台机器人。

 

▲ 史上首个获得公民身份的“女性”机器人Sophia在“未来投资倡议”会议现场发表演说

 

“佳佳”是中国科学技术大学研发的第三代特有体验交互机器人，诞生于2016年4月。身高1.6米，肤白貌美，五官精致，初步具备了人机对话理解、面部微表情、口型及躯体动作匹配、大范围动态环境自主定位导航等功能。在传统功能性体验之外，首次提出并探索了机器人品格定义，以及机器人形象与其品格和功能协调一致，赋予“佳佳”善良、勤恳、智慧的品格。

 

 

▲ 中国科学技术大学研发的高颜值机器人“佳佳”

 

2015年由刘静（1969-，生物传热学专家）带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组，造出了首台液态金属机器，这一成就被外媒形容为制造出“终结者”。这是首次发现一种异常独特的现象和机制，即液态金属可在吞食少量物质以后可变形机器形态长时间高速运动，实现了无需外部电力的自主运动，从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。这是该小组继首次发现电控可变形液态金属基本现象之后的又一突破性发现。这种液态金属机器完全摆脱了庞杂的外部电力系统，从而向研制自主独立的柔性机器迈出关键的一步。 

 

 

▲ 自主型液态金属机器所展示的人工软体动物、实物马达及其驱动流体情形

 

美国波士顿动力学工程公司（ Boston Dynamics）主要以开发四足智能机器人出名。2005年波士顿动力公司的专家创造了机器人大狗（Bigdog），因形似机械狗被名为“大狗”，此项目由美国国防研究计划局资助，源自国防部为军队开发新技术的任务。据《纽带》网报道，美国军方决定派遣“大狗”机器人增兵阿富汗。与以往各种机器人不同的是“大狗”并不依靠轮子行进，而是通过其身下完全模仿动物设计的四条“铁腿”。“大狗”机器人的动力来自一部带有液压系统的汽油发动机，体型与大型犬相当，不但能够行走和奔跑，还可跨越一定高度的障碍物；能够攀越35度的斜坡，可携带重量超过150千克的武器和其他物资，能在战场上发挥*重要的作用。2012年，大狗机器人升级可跟随主人行进20英里；2015年，美军开始测试这种具有高机动能力四足仿生机器人的试验场，试验这款机器人与士兵协同作战的性能。 

 

▲ 波士顿动力（Boston Dynamics）全家福

 

2016年新浪科技讯北京时间2月4日，据英国《每日邮报》报道，一位未来学家声称，如果你的年龄在40岁以下，那你就有很大机会在有生之年实现“电子化永生”。这意味着你的所有思想和经验都将被上传到网络中，并将一直在未来世代中保存。提出这一概念的是未来学家伊恩·皮尔逊（Ian Pearson）博士。他认为科技的发展不仅会使人类与计算机结合在一起，而且还将创造出一个全新的物种，学名为“Homo optimus”。皮尔逊博士还声称这一切快可能会在2050年发生。到2050年时，超人类主义——支持使用科学技术来增强人类能力的理念——将成为社会准则。“通过与外界技术的连接，人们可以拥有优化的基因组和强化的身体，能够变得更美，更有智慧，情绪上更加稳重，体力更好，社会联系更多，整体会变得更加健康和快乐”。 

 

人机婚姻案例

 

2016年12月26日一位名叫Lily的女性公开表态，表示自己在小时候就已经很喜欢机器人的声音，19岁时确认自己原来只喜欢机器人。她现在正在学习机器学，并且已经通过使用开源技术给自己3D打印了一个名为“InMoovator”的机器人伴侣。如今 Lily 和 InMoovator 已经同居并订婚，将在人类和机器人婚姻合法后结婚。“第二届人类—机器人性爱研讨会”在英国伦敦落幕，会上心理学家大卫·利维（David Levy）预测，人类和机器人联姻大概会在 2050 年合法化，他是书籍《和机器人恋爱，和机器人做爱》的作者。