漫话机器人及其应用（1）
胡经国
一、机器人概述
机器人（Robot），是指一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务。
历史上最早的机器人见于中国古代隋炀帝命工匠按照柳抃形象所营造的木偶机器人，施有机关，具有坐、起、拜、伏等能力。
机器人具有感知、决策、执行等基本特征；可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量；从而服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。
2021年，美国1/3的手术都是使用机器人系统进行的。2023年，美国亚利桑那州立大学（ASU）科学家研制出了世界上第一个能像人类一样出汗、颤抖和呼吸的户外行走机器人模型。
二、机器人历史
在中国古代，《隋书》里曾经记载了一个机器人的故事：“……帝犹恨不能夜召，于是命匠刻木偶人，施机关，能坐起拜伏，以像于抃。帝每在月下对酒，辄令宫人置之于座，与相酬酢，而为欢笑。”
——杨广没登基的时候，和文士柳抃就结成了好友；在登基之后，关系更铁。只可惜大半夜把柳抃召进紫微城大内总不妥当。杨广只好“望梅止渴”，命人照柳抃的模样做了一个木偶，装上机关，木偶能坐能站还会磕头。杨广兴致来了，就和这个木偶月下对饮欢笑。
三、机器人定义
1、机器人定义总论
⑴、“机器人”一词的起源
1920年，捷克作家卡雷尔·凯佩克（Karel Capek）发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在该剧本中，凯佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”；“Robota”是“奴隶”的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了人们的广泛关注，被当成了“机器人”一词的起源。
在该剧中，机器人按照其主人的命令默默地工作，没有感觉和感情，以呆板的方式从事繁重的劳动。后来，罗萨姆公司取得了成功，使机器人具有了感情，导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中，机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正，终于造反了。机器人的体能和智能都非常优异，因此消灭了人类。但是，机器人不知道如何制造它们自己，认为它们自己很快就会灭绝，所以它们开始寻找人类的幸存者，但没有结果。最后，一对感知能力优于其他机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类，世界又起死回生了。
⑵、“机器人三原则”
凯佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象，但是人类社会将可能面临这种现实。
为了防止机器人伤害人类，1950年科幻作家阿西莫夫（Asimov）在《我是机器人》一书中提出了“机器人三原则”，即：
①、机器人必须不伤害人类，也不允许它见人类将受到伤害而袖手旁观；
②、机器人必须服从人类的命令，除非人类的命令与第一条相违背；
③、机器人必须保护自身不受伤害，除非这与上述两条相违背。
这三条原则，给机器人社会赋以新的伦理性，会为机器人研究人员、设计制造厂家和用户提供十分有意义的指导方针。
⑶、两个有代表性的机器人定义
1967年在日本召开的第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。
其中，一个机器人定义是森政弘与合田周平提出的：“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、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一个定义出发，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、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。
另一个机器人定义是加藤一郎提出的，具有如下3个条件的机器可以称为机器人：
①、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）和接触传感器；
③、具有平衡觉和固有觉的传感器。
该定义强调了机器人应当具有仿人的特点，即：它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的任务。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，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。
2、国际标准化的机器人定义
国际标准化关于机器人的定义：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。
3、美国的机器人定义
美国机器人工业协会的机器人定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并且具有编程能力的多功能操作机。
4、日本的机器人定义
日本工业机器人协会的机器人定义：机器人是一种带有记忆装置和末端执行器的、能够通过自动化的动作而代替人类劳动的通用机器。
5、中国的机器人定义
中国的机器人定义：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，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
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和各种智能机器人。
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
它的任务是协助或取代人类的工作。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，在工业、医学、农业、服务业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。
（未完待续）
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