◎本刊綜合

自20世紀(jì)50年代末世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得長足的進(jìn)步。如今，無論是在繁華的商場，還是在工廠的流水線上，或是在抗擊疫情的工作現(xiàn)場，都可以看到機(jī)器人的身影。

作為人類的工作伙伴，機(jī)器人不知疲倦、毫無怨言地工作著、堅守著?？梢灶A(yù)見，未來，機(jī)器人將滲透到人們的生活中，成為日常生活的重要組成部分。到那時，你愿意和機(jī)器人成為朋友嗎？

什么是機(jī)器人

你眼中的機(jī)器人是什么樣的？是像“大白”那樣能給你一個溫暖的懷抱，還是像“瓦力”那樣長著一雙大大的眼睛、能清掃垃圾？

因為名稱或影視劇中塑造的機(jī)器人形象，有人會誤認(rèn)為機(jī)器人必須像人。其實，大多數(shù)機(jī)器人都不是人的形象。那么，究竟什么是機(jī)器人呢？

目前，對機(jī)器人沒有一個嚴(yán)格且準(zhǔn)確的定義。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義，機(jī)器人是指具有一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內(nèi)運動以執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的可編程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會將其定義為“一種帶有記憶裝置和末端執(zhí)行器、能夠通過自動化的動作代替人類勞動的通用機(jī)器。”

圖1 仿生人形機(jī)器人（圖/《科技日報》記者 華凌 攝）

而我國學(xué)者對機(jī)器人的定義是：一種自動化的機(jī)器，這種機(jī)器具備一些與人或其他生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。

生活中，人們常把人工智能和機(jī)器人畫等號，或認(rèn)為人工智能包含機(jī)器人，這是不對的。

中國人工智能奠基者、中國科學(xué)院院士張鈸對兩者之間的差別進(jìn)行了解釋：人工智能的目標(biāo)是用機(jī)器模仿人類的智能行為，追求的是機(jī)器的行為跟人類行為的相似性，而機(jī)器人模擬人類的智能行為只是其手段之一，它的目標(biāo)是協(xié)助人類完成某種任務(wù)。

知識貼士：機(jī)器人（robot）一詞最早出現(xiàn)于20世紀(jì)初捷克作家卡雷爾·恰佩克的三幕科幻劇《羅素姆萬能機(jī)器人》中，該詞源于捷克語的robota（詞義為“強(qiáng)迫勞動”）和波蘭語robotnik（詞義為“工人”）。劇中的機(jī)器人外貌、智力等與人類沒什么差異，唯一不同的就是沒有靈魂。

機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)器人系統(tǒng)一般包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分。

◆機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)身、手臂、末端操作器等部分組成。擁有若干自由度的各部分構(gòu)成一個多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。

機(jī)器人按機(jī)械系統(tǒng)可劃分為直角坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、極坐標(biāo)型機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、SCARA型機(jī)器人以及移動型機(jī)器人。

◆驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)主要是指驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)動作的裝置。根據(jù)驅(qū)動源的不同，又可分為電氣驅(qū)動系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、氣壓驅(qū)動系統(tǒng)和把三者結(jié)合應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。

電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)三種驅(qū)動形式，在工業(yè)機(jī)器人中被普遍應(yīng)用。液壓驅(qū)動系統(tǒng)運行平穩(wěn)且負(fù)載能力強(qiáng)，適合重載搬運和零件加工的機(jī)器人。氣壓驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速、價格低廉，但由于空氣具有可壓縮性，其工作的穩(wěn)定性較差。

◆控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運動和功能，該部分主要由計算機(jī)硬件和控制軟件組成。

◆感知系統(tǒng)

感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。

圖2 靈活的四足機(jī)器人與觀眾互動（圖/《北京日報》）

知識貼士：機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器，這一特性使其具備一些與人相似的能力。在上述四個系統(tǒng)中，機(jī)械系統(tǒng)相當(dāng)于人的手掌、手臂和腿等，驅(qū)動系統(tǒng)相當(dāng)于人的肌肉，控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，感知系統(tǒng)相當(dāng)于人的五官。

機(jī)器人的種類

國際機(jī)器人聯(lián)合會將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩類。其中，服務(wù)機(jī)器人又分為個人/家用服務(wù)機(jī)器人和專用服務(wù)機(jī)器人。

與上述分類方法不同的是，我國將機(jī)器人劃分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類。

工業(yè)機(jī)器人是指面向工業(yè)領(lǐng)域，在工業(yè)自動化中使用自動控制、可重復(fù)編程、多用途的操作機(jī)，可對三個或三個以上的軸進(jìn)行編程，與國外分類標(biāo)準(zhǔn)相同。

圖3 工業(yè)機(jī)器人作業(yè)展示（圖/人民政協(xié)報社記者 田福良 攝）

服務(wù)機(jī)器人主要包括家庭作業(yè)類、娛樂休閑類、養(yǎng)老助殘類和應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、金融、物流、教育等除醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外的在公共場合為人類提供服務(wù)的機(jī)器人，與國外個人/家用機(jī)器人及專用服務(wù)機(jī)器人中與公共相關(guān)的機(jī)器人對應(yīng)。

特種機(jī)器人對應(yīng)國外除公共服務(wù)機(jī)器人外的專用服務(wù)機(jī)器人，包括國防機(jī)器人、水下機(jī)器人、建筑機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人等。

知識貼士：2014年6月9日，習(xí)近平總書記在兩院院士大會的報告中提到，機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。近年來，我國機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)快速增長，“機(jī)器人+”應(yīng)用不斷深入拓展，特別是工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展引人注目。據(jù)統(tǒng)計，2019年，我國工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量達(dá)到18.69萬臺，位居世界首位。

機(jī)器人與人類的關(guān)系

會剝鵪鶉蛋蛋殼的“蛇形臂”機(jī)器人、會演唱的“鄧麗君”仿生人形機(jī)器人、“一絲不茍”的船舶除銹機(jī)器人……在不久前結(jié)束的2022世界機(jī)器人大會上，500多件機(jī)器人展品向人們展現(xiàn)了最新、最炫酷的機(jī)器人技術(shù)，越來越多的人類工作可由機(jī)器人來完成。這不由得讓人擔(dān)心，未來，機(jī)器人會搶走人類的“飯碗”嗎？

圖4 在2022世界機(jī)器人大會上，工作人員操作船舶除銹機(jī)器人（圖/《科技日報》記者 華凌 攝）

對此，每個人都會有自己的答案。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所副所長李瑞峰表示，我們應(yīng)該從技術(shù)進(jìn)步的角度看待這個問題。就像從前黃包車被汽車替代了一樣，人們會從新事物中享受到更便利、更快捷的服務(wù)。機(jī)器人把人從復(fù)雜的勞動和危險的環(huán)境里“解放”出來，使得人們能更高效地從事多種簡單的生產(chǎn)活動或去做一些更加精細(xì)、更加高端的工作。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也催生了很多新的職業(yè)，比如機(jī)器人維護(hù)人員、機(jī)器人操作人員、機(jī)器人設(shè)計師等。

那么，該如何看待人類與機(jī)器人的關(guān)系呢？我國機(jī)器人與工業(yè)自動化專家王天然指出，以外骨骼機(jī)器人為例，現(xiàn)在的外骨骼機(jī)器人可以幫助傷殘人士解決一些問題，它和人類的關(guān)系“宛如手足”。但同時人們需要背負(fù)著一堆“鋼鐵”，既不舒服，也不協(xié)調(diào)。未來，人類和機(jī)器人應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)感知互動，最終達(dá)到人類和機(jī)器人“宛如同類”。

圖5 輔助殘疾人行走的智能外骨骼機(jī)器人（圖/《北京日報》）

知識貼士：1942年，美國著名科幻小說家艾薩克·阿西莫夫在其作品《轉(zhuǎn)圈圈》中提出了“機(jī)器人學(xué)三定律”，該理論被稱為“現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)的基石”。

“機(jī)器人學(xué)三定律”是：機(jī)器人不得傷害人類或坐視人類受到傷害而不顧；除非違背第一定律，機(jī)器人必須服從人類的命令；在不違背第一及第二定律的情況下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。

雖然最初以科幻形式出現(xiàn)在機(jī)器人系列小說中，但“機(jī)器人學(xué)三定律”在一段時間內(nèi)引發(fā)了人們對機(jī)器人倫理的思考，成為機(jī)器人研究的道德準(zhǔn)則。

機(jī)器人是人類的朋友，它可以陪伴我們，當(dāng)一個傾聽者，可以替我們看家護(hù)院，可以幫助我們提高工作效率，等等。與機(jī)器人相比，人類的優(yōu)勢在于具有獨特的思維、情感和創(chuàng)新能力，所以，不必太擔(dān)心機(jī)器人有一天會取代我們。

盡管如此，我們也應(yīng)該意識到：科技的發(fā)展是一把雙刃劍。未來，機(jī)器人應(yīng)該如何朝著正確的方向發(fā)展以及我們該如何看待機(jī)器人，是值得每個人思考的問題。

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熒幕里的機(jī)器人

機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，也讓各國藝術(shù)家們孜孜不倦地創(chuàng)作出與之相關(guān)的熒幕形象。無論是《星球大戰(zhàn)》系列中可愛的C3-PO和R2-D2，還是《終結(jié)者》系列中勇猛的T-800，都在觀眾心中留下了深刻的印象。

以下這些機(jī)器人形象，你喜歡嗎？

☆大白

電影《超能陸戰(zhàn)隊》中的“大白”屬于“治愈系”機(jī)器人，雖然是一個充氣機(jī)器人，但它能力突出，能陪你玩，讓你依靠。

☆剪刀手愛德華

“愛德華”是一個擁有人類心智和情感的機(jī)器人。然而發(fā)明它的人已經(jīng)死去，讓它留下了一雙剪刀手。

☆瓦力

“瓦力”是一款太陽能機(jī)器人。當(dāng)出現(xiàn)故障時，它會從其他報廢機(jī)器人的身上獲取替換零件。當(dāng)感知到危險時，它會將頭部和四肢收回身體，變成一個立方體。

☆哆啦A夢

“哆啦A夢”是一個外形像貓的機(jī)器人。它能用自己神奇的口袋和各種奇妙的道具幫助主人大雄解決各種難題。