嘿，機器人

◎本刊綜合

自20世紀50年代末世界上第一臺工業(yè)機器人誕生以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)取得長足的進步。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，都可以看到機器人的身影。

作為人類的工作伙伴，機器人不知疲倦、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，你愿意和機器人成為朋友嗎？

什么是機器人

你眼中的機器人是什么樣的？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器人形象，有人會誤認為機器人必須像人。其實，大多數(shù)機器人都不是人的形象。那么，究竟什么是機器人呢？

目前，對機器人沒有一個嚴格且準確的定義。根據(jù)國際標準化組織（ISO）的定義，機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)行機構(gòu)。

日本工業(yè)機器人協(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器?！?/p>

圖1 仿生人形機器人（圖/《科技日報》記者 華凌 攝）

而我國學者對機器人的定義是：一種自動化的機器，這種機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器。

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

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

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

機器人系統(tǒng)的構(gòu)成

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

◆機械系統(tǒng)

機械系統(tǒng)由機身、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械系統(tǒng)。

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

◆驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)主要是指驅(qū)動機械系統(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)分為步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機三種驅(qū)動形式，在工業(yè)機器人中被普遍應(yīng)用。液壓驅(qū)動系統(tǒng)運行平穩(wěn)且負載能力強，適合重載搬運和零件加工的機器人。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器人的執(zhí)行機構(gòu)，使其完成規(guī)定的運動和功能，該部分主要由計算機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 靈活的四足機器人與觀眾互動（圖/《北京日報》）

知識貼士：機器人是一種自動化的機器，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，機械系統(tǒng)相當于人的手掌、手臂和腿等，驅(qū)動系統(tǒng)相當于人的肌肉，控制系統(tǒng)相當于人的大腦，感知系統(tǒng)相當于人的五官。

機器人的種類

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

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

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

圖3 工業(yè)機器人作業(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)學領(lǐng)域外的在公共場合為人類提供服務(wù)的機器人，與國外個人/家用機器人及專用服務(wù)機器人中與公共相關(guān)的機器人對應(yīng)。

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

知識貼士：2014年6月9日，習近平總書記在兩院院士大會的報告中提到，機器人是“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)水平的重要標志。近年來，我國機器人市場規(guī)模持續(xù)快速增長，“機器人+”應(yīng)用不斷深入拓展，特別是工業(yè)機器人的發(fā)展引人注目。據(jù)統(tǒng)計，2019年，我國工業(yè)機器人的產(chǎn)量達到18.69萬臺，位居世界首位。

機器人與人類的關(guān)系

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

圖4 在2022世界機器人大會上，工作人員操作船舶除銹機器人（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)大學機器人研究所副所長李瑞峰表示，我們應(yīng)該從技術(shù)進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)。機器人把人從復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、更加高端的工作。機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也催生了很多新的職業(yè)，比如機器人維護人員、機器人操作人員、機器人設(shè)計師等。

那么，該如何看待人類與機器人的關(guān)系呢？我國機器人與工業(yè)自動化專家王天然指出，以外骨骼機器人為例，現(xiàn)在的外骨骼機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著一堆“鋼鐵”，既不舒服，也不協(xié)調(diào)。未來，人類和機器人應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)感知互動，最終達到人類和機器人“宛如同類”。

圖5 輔助殘疾人行走的智能外骨骼機器人（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“機器人學三定律”，該理論被稱為“現(xiàn)代機器人學的基石”。

“機器人學三定律”是：機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，機器人必須保護自己。

雖然最初以科幻形式出現(xiàn)在機器人系列小說中，但“機器人學三定律”在一段時間內(nèi)引發(fā)了人們對機器人倫理的思考，成為機器人研究的道德準則。

機器人是人類的朋友，它可以陪伴我們，當一個傾聽者，可以替我們看家護院，可以幫助我們提高工作效率，等等。與機器人相比，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，不必太擔心機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器人，是值得每個人思考的問題。

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熒幕里的機器人

機器人技術(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”機器人，雖然是一個充氣機器人，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”是一款太陽能機器人。當出現(xiàn)故障時，它會從其他報廢機器人的身上獲取替換零件。當感知到危險時，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。