你應(yīng)該知道的機(jī)器人發(fā)展史

□文/董靜

你應(yīng)該知道的機(jī)器人發(fā)展史

□文/董靜

機(jī)器人已有3000多年的歷史。20世紀(jì)，機(jī)器人技術(shù)得到迅速的發(fā)展并在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人學(xué)已發(fā)展為綜合了機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制工程、人工智能、仿生學(xué)等多個(gè)學(xué)科的綜合性科學(xué)，代表了機(jī)電一體化的最高成就，是當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。

機(jī)器人形象和機(jī)器人一詞，最早出現(xiàn)在科幻和文學(xué)作品中。1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了一部名為《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》的劇本，劇中敘述了一個(gè)叫羅薩姆的公司把機(jī)器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)品推向市場(chǎng)，讓它充當(dāng)勞動(dòng)力代替人類勞動(dòng)的故事。作者根據(jù)小說(shuō)中Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”），創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。

機(jī)器人的定義到底是什么呢？機(jī)器人是在科研或工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)代替人工作的機(jī)械裝置，雖然現(xiàn)在機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用，但機(jī)器人的定義卻沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同國(guó)家、不同領(lǐng)域的學(xué)者給出的定義都不盡相同。雖然定義的基本原則大體一致，但仍有較大的區(qū)別。在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義，機(jī)器人問(wèn)世已有幾十年，機(jī)器人還在不斷發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷出現(xiàn)。根本原因是機(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問(wèn)題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人模糊的定義，才給了人們充分的想像和創(chuàng)造空間。

在1967年日本召開(kāi)的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，人們提出了兩個(gè)有代表性的定義。一個(gè)是森政弘、合田周平共同提出的“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性10個(gè)特性來(lái)表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)定義則由加藤一郎提出，他把具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人：

1．具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；

2．具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；

3．具有平衡覺(jué)和固有覺(jué)的傳感器。

該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義，即它靠手進(jìn)行作業(yè)，靠腳實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，由腦來(lái)完成統(tǒng)一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當(dāng)于人的五官，使機(jī)器人能夠識(shí)別外界環(huán)境，而平衡覺(jué)和固有覺(jué)則是機(jī)器人感知本身狀態(tài)所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業(yè)機(jī)器人而是自主機(jī)器人。

1988年法國(guó)的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對(duì)象”。

1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義——工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制操作和移動(dòng)功能、能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。

目前關(guān)于對(duì)機(jī)器人行為規(guī)則的描述中，以科幻小說(shuō)家艾薩克·阿西莫夫在小說(shuō)《我，機(jī)器人》中所訂立的“機(jī)器人三定律”最為著名。 阿西莫夫?yàn)闄C(jī)器人提出的三條“定律”，規(guī)定所有機(jī)器人必須遵守：

1. 機(jī)器人不得傷害人類，且確保人類不受傷害；

2. 在不違背第一法則的前提下，機(jī)器人必須服從人類的命令；

3. 在不違背第一及第二法則的前提下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。

“機(jī)器人三定律”的目的是為了保護(hù)人類不受傷害，但阿西莫夫在小說(shuō)中也探討了機(jī)器人在不違反三定律的前提下傷害人類的可能性，甚至在小說(shuō)中不斷地挑戰(zhàn)這三定律，在看起來(lái)完美的定律中找到許多漏洞。在現(xiàn)實(shí)中，“三定律”成為機(jī)械倫理學(xué)的基礎(chǔ)，目前的機(jī)械制造業(yè)都遵循這三條定律。

阿西莫夫

原始機(jī)器人的發(fā)展

雖然直到20世紀(jì)中葉，“機(jī)器人”才作為專業(yè)術(shù)語(yǔ)被加以引用，但是機(jī)器人的雛形卻早在3000年前就已經(jīng)存在于人類的想象中。我國(guó)西周時(shí)代就流傳著有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個(gè)藝妓（歌舞機(jī)器人）的故事。

春秋時(shí)代（公元前770～公元前467年）后期，被尊稱為木匠祖師爺?shù)聂敯?，利用竹子和木料制造出一個(gè)木鳥(niǎo)，它能在空中飛行，“三日不下”。這件事在古書(shū)《墨經(jīng)》中有所記載，這可稱得上是世界上第一個(gè)空中飛行機(jī)器人。

魯班設(shè)計(jì)的“飛行機(jī)器人”

東漢時(shí)期（公元25～220年），我國(guó)大科學(xué)家張衡，不僅發(fā)明了震驚世界的“候風(fēng)地動(dòng)儀”，還發(fā)明了測(cè)量路程用的“計(jì)里鼓車”。該車上裝有木人、鼓和鐘，每走1里，擊鼓1次，每走10里擊鐘一次，奇妙無(wú)比。

三國(guó)蜀漢時(shí)期的（公元221～263年），丞相諸葛亮既是一位軍事家，又是一位發(fā)明家。他成功地創(chuàng)造出“木牛流馬”，可以運(yùn)送軍用物資，可稱為最早的陸地軍用機(jī)器人。

國(guó)外也有一些科學(xué)家很早就開(kāi)始了在機(jī)器人方面的探索，甚至有一些國(guó)家已經(jīng)研制出了機(jī)器人的雛形。公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國(guó)王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯。

在公元前2世紀(jì)出現(xiàn)的書(shū)籍中，描寫(xiě)過(guò)一個(gè)包含有類似機(jī)器人角色的機(jī)械化劇院，這些角色能夠在宮廷儀式上進(jìn)行舞蹈和列隊(duì)表演。

公元前2世紀(jì)，古希臘人發(fā)明了一種機(jī)器人，它用水、空氣和蒸汽壓力作為動(dòng)力，能夠做動(dòng)作，會(huì)自己開(kāi)門(mén)，可以借助蒸汽唱歌。

1662年，日本人竹田近江，利用鐘表技術(shù)發(fā)明了能進(jìn)行表演的自動(dòng)機(jī)器玩偶；到了18世紀(jì)，日本人若井源大衛(wèi)門(mén)和源信，對(duì)該玩偶進(jìn)行了改進(jìn)，制造出了端茶玩偶。該玩偶雙手端著茶盤(pán)，當(dāng)人們將茶杯放到茶盤(pán)上后，它就會(huì)走向客人將茶送上，客人取茶杯時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停止走動(dòng)，待客人喝完茶將茶杯放回茶盤(pán)之后，他就會(huì)轉(zhuǎn)回原來(lái)的地方，煞是可愛(ài)。

法國(guó)的天才技師杰克·戴·瓦克遜于1738年發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會(huì)游泳、喝水、吃東西和排泄，還會(huì)嘎嘎叫。

瑞士鐘表名匠德羅斯父子3人于公元1768年～1774年間，設(shè)計(jì)制造出3個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人——寫(xiě)字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人。它們是由凸輪控制和彈簧驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器，至今還作為國(guó)寶保存在瑞士納切特爾市藝術(shù)和歷史博物館內(nèi)。此外，早期的機(jī)器人還有德國(guó)梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龍葛雷姆”、日本物理學(xué)家細(xì)川半藏設(shè)計(jì)的各種自動(dòng)機(jī)械、法國(guó)杰夸特設(shè)計(jì)的機(jī)械式可編程織造機(jī)等。

1770年，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種報(bào)時(shí)鳥(niǎo)，一到整點(diǎn)，這種鳥(niǎo)的翅膀、頭和喙便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出叫聲。它的主彈簧驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞壓縮空氣發(fā)出叫聲，同時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)翅膀和頭運(yùn)動(dòng)。

1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的能行走的機(jī)器人“安德羅丁”，是以蒸汽為動(dòng)力。這些機(jī)器人工藝珍品，標(biāo)志著人類在機(jī)器人從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)這一漫長(zhǎng)道路上，前進(jìn)了一大步。

近代全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沿革

年輕時(shí)的喬治·德沃爾（G.C.Devol）

工業(yè)機(jī)器人的研究最早可追溯到第二次世界大戰(zhàn)后不久。20世紀(jì)40年代后期，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始實(shí)施計(jì)劃，研制遙控式機(jī)械手，用于搬運(yùn)放射性材料。這些系統(tǒng)是“主從”型的，可以準(zhǔn)確地“模仿”操作員手和臂的動(dòng)作?！爸鳈C(jī)械手”由使用者進(jìn)行引導(dǎo)做動(dòng)作，而“從機(jī)械手”則盡可能準(zhǔn)確地模仿主機(jī)械手的動(dòng)作。后來(lái)，人們將力的反饋加入“機(jī)械耦合主從機(jī)械手”的動(dòng)作中，使操作員能夠感覺(jué)到環(huán)境物體給機(jī)械手的作用力。20世紀(jì)50年代中期，機(jī)械手中的機(jī)械耦合裝置被液壓裝置取代，如通用電氣公司的“巧手人”機(jī)器人和通用制造廠的“怪物”I型機(jī)器人。

喬治·德沃爾（右）與約瑟夫·英格伯格

1954年，美國(guó)人喬治·德沃爾（G.C.Devol）制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人。當(dāng)年，他提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案，并在1961年獲得了專利。

1958年，被譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人之父”的約瑟夫·英格伯格（Joseph F.Engel Berger）創(chuàng)建了世界上第一個(gè)機(jī)器人公司——Unimation（意為Universal Automation）公司。1959年，德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出全球第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。這是一臺(tái)用于壓鑄的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，手臂的控制由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成。它采用了分離式固體數(shù)控元件，并裝有存儲(chǔ)信息的磁鼓，能夠完成180個(gè)工作步驟的記憶。與此同時(shí)，另一家美國(guó)公司——AMF公司也開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)器人，即Versatran（意為Versatile Transfer）機(jī)器人。它采用液壓驅(qū)動(dòng)，主要用于機(jī)器之間的物料運(yùn)輸。該機(jī)器人的手臂可以繞底座回轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降，也可以沿半徑方向伸縮。一般認(rèn)為，Unimate和Versatran機(jī)器人是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人。

第一代工業(yè)實(shí)用機(jī)器人Unimate

上圖所示便是第一代可編程機(jī)器人，這類機(jī)器人一般可以根據(jù)操作員所編的程序，完成一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性操作。這一代機(jī)器人從20世紀(jì)60年代后半期開(kāi)始投入使用，目前在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。

機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角的同時(shí)，研究領(lǐng)域亦將機(jī)器人技術(shù)引向深入發(fā)展。1961年，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室把一個(gè)配有接觸傳感器的遙控操縱器的從動(dòng)部分與一臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，這樣的機(jī)器人便可憑觸覺(jué)決定物體的狀態(tài)。

1968年，美國(guó)斯坦福人工智能實(shí)驗(yàn)室（SAIL）的J.McCarthy等人研究了一項(xiàng)新穎的課題：研制帶有手、眼、耳的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從那時(shí)起，智能機(jī)器人的形象逐漸豐滿起來(lái)。

1969年，美國(guó)原子能委員會(huì)和國(guó)家航天局共同研制成功裝有人工臂、電視攝像機(jī)和拾聲器等裝置的既有“視覺(jué)”又有“感覺(jué)”的機(jī)器人。

1979年Unimation公司推出了PUMA系列工業(yè)機(jī)器人，它是全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)、多CPU二級(jí)微機(jī)控制、采用VAL專用語(yǔ)言、可配置視覺(jué)和觸覺(jué)的力覺(jué)感受器、技術(shù)較為先進(jìn)的機(jī)器人。同年，日本山梨大學(xué)的牧野洋研制成具有平面關(guān)節(jié)的SCARA型機(jī)器人。

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了更多的機(jī)器人商品，并在工業(yè)生產(chǎn)中逐步獲得推廣應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、控制技術(shù)和人工智能的發(fā)展，機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)，無(wú)論在水平和規(guī)模上，都得到了迅速發(fā)展。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，到1980年全世界約有2萬(wàn)余臺(tái)機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用。

可以說(shuō)，20世紀(jì)60年代和70年代是機(jī)器人發(fā)展最快、最好的時(shí)期，這期間的各項(xiàng)研究發(fā)明有效地推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和推廣。

在過(guò)去的30～40年間，機(jī)器人學(xué)和機(jī)器人技術(shù)獲得引人注目的發(fā)展，具體體現(xiàn)在：

● 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全世界迅速發(fā)展；

● 機(jī)器人的應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域；

● 形成了新的學(xué)科——機(jī)器人學(xué)；

● 機(jī)器人向智能化方向發(fā)展；

● 服務(wù)機(jī)器人成為機(jī)器人的新秀而迅猛發(fā)展。

世界各國(guó)機(jī)器人歷史狀況

美國(guó)

進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，美國(guó)政府和企業(yè)界才對(duì)機(jī)器人真正重視起來(lái)，政策上也有所體現(xiàn)。一方面鼓勵(lì)工業(yè)界發(fā)展和應(yīng)用機(jī)器人，另一方面制定計(jì)劃，加大投資，增加機(jī)器人項(xiàng)目的研究經(jīng)費(fèi)，美國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)從那時(shí)起迅速發(fā)展起來(lái)。

表1 早期機(jī)器人技術(shù)發(fā)展主要事件

20世紀(jì)80年代中后期，隨著機(jī)器人應(yīng)用的不斷深化，第一代機(jī)器人的技術(shù)性能越來(lái)越滿足不了實(shí)際應(yīng)用的需求，美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)帶有視覺(jué)、力覺(jué)的第二代機(jī)器人，第二代機(jī)器人很快占領(lǐng)了美國(guó)60%的機(jī)器人市場(chǎng)。

美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。具體表現(xiàn)在：

● 性能可靠，功能全面，精確度高；

● 機(jī)器人語(yǔ)言研究發(fā)展較快，語(yǔ)言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首；

● 智能技術(shù)發(fā)展快，人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用；

● 高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速，主要用于掃雷、布雷、偵察、站崗及太空探測(cè)等方面。

法國(guó)

法國(guó)不僅在機(jī)器人擁有量上居于世界前列，而且在機(jī)器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平。法國(guó)機(jī)器人的發(fā)展比較順利，主要原因是政府大力支持研究計(jì)劃，建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系。政府組織一些機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究項(xiàng)目，而工業(yè)界則支持開(kāi)展應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)在法國(guó)企業(yè)界很快發(fā)展和普及。

德國(guó)

20世紀(jì)中后期，德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國(guó)。這里所說(shuō)的德國(guó)，主要指的是原聯(lián)邦德國(guó)，它比英國(guó)和瑞典引進(jìn)機(jī)器人大約晚了五六年。

德國(guó)的社會(huì)環(huán)境是有利于機(jī)器人工業(yè)發(fā)展的。由于戰(zhàn)爭(zhēng)的緣故，導(dǎo)致了德國(guó)勞動(dòng)力短缺，并提高了國(guó)民技術(shù)水平，這都是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的有利條件。到了20世紀(jì)70年代中后期，德國(guó)政府采用行政手段為機(jī)器人的推廣開(kāi)辟道路；在“改善勞動(dòng)條件計(jì)劃”中規(guī)定，對(duì)于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)。這個(gè)計(jì)劃為機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣泛的市場(chǎng)，并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。

日本

1967年，日本川崎重工業(yè)公司首先從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于1968年試制出第一臺(tái)日本產(chǎn)Unimate機(jī)器人。經(jīng)過(guò)短暫的“搖籃”階段，日本的工業(yè)機(jī)器人很快進(jìn)入實(shí)用階段，并由汽車業(yè)逐步擴(kuò)大到其他制造業(yè)以及非制造業(yè)。

1980年被稱為日本的“機(jī)器人普及元年”，日本開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域推廣使用機(jī)器人，這極大地緩解了市場(chǎng)勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的社會(huì)矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵(lì)政策，使這些機(jī)器人受到廣大企業(yè)的歡迎。1980年至1990年，日本的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于鼎盛時(shí)期，后來(lái)市場(chǎng)重心曾一度轉(zhuǎn)向歐洲和北美，但經(jīng)過(guò)短暫的低迷期后，日本又恢復(fù)了昔日的輝煌。

中國(guó)

我國(guó)在“七五”計(jì)劃中把機(jī)器人列入國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽(yáng)建立了全國(guó)第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程，全面展開(kāi)了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。二三十年來(lái)，我國(guó)相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門(mén)類齊全的工業(yè)機(jī)器人，及水下作業(yè)、排爆等特種機(jī)器人。

未來(lái)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

總的來(lái)說(shuō)，“智能化”、“擬人化”將成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。智能機(jī)器人具有感知、思維的能力。智能機(jī)器人可獲取、處理并識(shí)別多種信息，自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)。相比一般的工業(yè)機(jī)器人，智能機(jī)器人具有更大的靈活性、機(jī)動(dòng)性和更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

強(qiáng)大的信息捕捉能力

機(jī)器人將使用多傳感器對(duì)信息進(jìn)行采集并融合，以檢測(cè)多變的外部環(huán)境，做出智能化的判斷和決策。為了模仿人類，機(jī)器人將會(huì)使用包括視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、滑覺(jué)、接近覺(jué)、壓覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、溫覺(jué)等反饋信息進(jìn)行自我判斷。除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。在不需要人類幫助的同時(shí)，機(jī)器人還可以盡量多地幫助人類完成任務(wù)，甚至是比較復(fù)雜化的任務(wù)。未來(lái)，科學(xué)家會(huì)不斷地賦予機(jī)器人信息分析的能力。

機(jī)器人動(dòng)作趨向智能化

人類的動(dòng)作是非常多樣化的，走、跑、跳等各種動(dòng)作都運(yùn)用自如。為解決長(zhǎng)距離作業(yè)、大作業(yè)對(duì)象、多作業(yè)對(duì)象以及極限作業(yè)等問(wèn)題，機(jī)器人的動(dòng)作將更多模仿人類動(dòng)作。雖然目前某些機(jī)器人也能模仿人的部分動(dòng)作，不過(guò)動(dòng)作相對(duì)比較僵化和緩慢。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，比如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的觸覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。未來(lái)，機(jī)器人將準(zhǔn)確、快速地完成諸如滑動(dòng)、滾動(dòng)、行走、爬行、跳躍等復(fù)雜動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作的智能化發(fā)展。

更高級(jí)的控制系統(tǒng)、更可靠的安全性

機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。器件集成度將不斷提高，并且機(jī)器人控制系統(tǒng)將更多地采用模塊化結(jié)構(gòu)，能夠大幅度提高系統(tǒng)的易操作性和可維修性。

由于系統(tǒng)化生產(chǎn)的需要，模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)將應(yīng)用于機(jī)器人。機(jī)器人應(yīng)對(duì)各種突發(fā)的意外情況具有更靈活的自我處置方式，使得人機(jī)共存變得更為安全。

董靜 本刊特約撰稿人