嘿，机器人

◎本刊综合

自20世纪50年代末世界上第一台工业机器人诞生以来，经过几十年的发展，机器人技术已经取得长足的进步。如今，无论是在繁华的商场，还是在工厂的流水线上，或是在抗击疫情的工作现场，都可以看到机器人的身影。

作为人类的工作伙伴，机器人不知疲倦、毫无怨言地工作着、坚守着。可以预见，未来，机器人将渗透到人们的生活中，成为日常生活的重要组成部分。到那时，你愿意和机器人成为朋友吗？

什么是机器人

你眼中的机器人是什么样的？是像“大白”那样能给你一个温暖的怀抱，还是像“瓦力”那样长着一双大大的眼睛、能清扫垃圾？

因为名称或影视剧中塑造的机器人形象，有人会误认为机器人必须像人。其实，大多数机器人都不是人的形象。那么，究竟什么是机器人呢？

目前，对机器人没有一个严格且准确的定义。根据国际标准化组织（ISO）的定义，机器人是指具有一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执行机构。

日本工业机器人协会将其定义为“一种带有记忆装置和末端执行器、能够通过自动化的动作代替人类劳动的通用机器。”

图1 仿生人形机器人（图/《科技日报》记者 华凌 摄）

而我国学者对机器人的定义是：一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或其他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。

生活中，人们常把人工智能和机器人画等号，或认为人工智能包含机器人，这是不对的。

中国人工智能奠基者、中国科学院院士张钹对两者之间的差别进行了解释：人工智能的目标是用机器模仿人类的智能行为，追求的是机器的行为跟人类行为的相似性，而机器人模拟人类的智能行为只是其手段之一，它的目标是协助人类完成某种任务。

知识贴士：机器人（robot）一词最早出现于20世纪初捷克作家卡雷尔·恰佩克的三幕科幻剧《罗素姆万能机器人》中，该词源于捷克语的robota（词义为“强迫劳动”）和波兰语robotnik（词义为“工人”）。剧中的机器人外貌、智力等与人类没什么差异，唯一不同的就是没有灵魂。

机器人系统的构成

机器人系统一般包括机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四大部分。

◆机械系统

机械系统由机身、手臂、末端操作器等部分组成。拥有若干自由度的各部分构成一个多自由度的机械系统。

机器人按机械系统可划分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型机器人、关节型机器人、SCARA型机器人以及移动型机器人。

◆驱动系统

驱动系统主要是指驱动机械系统动作的装置。根据驱动源的不同，又可分为电气驱动系统、液压驱动系统、气压驱动系统和把三者结合应用的综合系统。

电气驱动系统分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种驱动形式，在工业机器人中被普遍应用。液压驱动系统运行平稳且负载能力强，适合重载搬运和零件加工的机器人。气压驱动系统结构简单、动作迅速、价格低廉，但由于空气具有可压缩性，其工作的稳定性较差。

◆控制系统

控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能，该部分主要由计算机硬件和控制软件组成。

◆感知系统

感知系统由内部传感器和外部传感器组成，其作用是获取机器人内部和外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。

图2 灵活的四足机器人与观众互动（图/《北京日报》）

知识贴士：机器人是一种自动化的机器，这一特性使其具备一些与人相似的能力。在上述四个系统中，机械系统相当于人的手掌、手臂和腿等，驱动系统相当于人的肌肉，控制系统相当于人的大脑，感知系统相当于人的五官。

机器人的种类

国际机器人联合会将机器人分为工业机器人和服务机器人两类。其中，服务机器人又分为个人/家用服务机器人和专用服务机器人。

与上述分类方法不同的是，我国将机器人划分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三类。

工业机器人是指面向工业领域，在工业自动化中使用自动控制、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上的轴进行编程，与国外分类标准相同。

图3 工业机器人作业展示（图/人民政协报社记者 田福良 摄）

服务机器人主要包括家庭作业类、娱乐休闲类、养老助残类和应用于农业、金融、物流、教育等除医学领域外的在公共场合为人类提供服务的机器人，与国外个人/家用机器人及专用服务机器人中与公共相关的机器人对应。

特种机器人对应国外除公共服务机器人外的专用服务机器人，包括国防机器人、水下机器人、建筑机器人、医用机器人等。

知识贴士：2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会的报告中提到，机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。近年来，我国机器人市场规模持续快速增长，“机器人+”应用不断深入拓展，特别是工业机器人的发展引人注目。据统计，2019年，我国工业机器人的产量达到18.69万台，位居世界首位。

机器人与人类的关系

会剥鹌鹑蛋蛋壳的“蛇形臂”机器人、会演唱的“邓丽君”仿生人形机器人、“一丝不苟”的船舶除锈机器人……在不久前结束的2022世界机器人大会上，500多件机器人展品向人们展现了最新、最炫酷的机器人技术，越来越多的人类工作可由机器人来完成。这不由得让人担心，未来，机器人会抢走人类的“饭碗”吗？

图4 在2022世界机器人大会上，工作人员操作船舶除锈机器人（图/《科技日报》记者 华凌 摄）

对此，每个人都会有自己的答案。哈尔滨工业大学机器人研究所副所长李瑞峰表示，我们应该从技术进步的角度看待这个问题。就像从前黄包车被汽车替代了一样，人们会从新事物中享受到更便利、更快捷的服务。机器人把人从复杂的劳动和危险的环境里“解放”出来，使得人们能更高效地从事多种简单的生产活动或去做一些更加精细、更加高端的工作。机器人产业的发展也催生了很多新的职业，比如机器人维护人员、机器人操作人员、机器人设计师等。

那么，该如何看待人类与机器人的关系呢？我国机器人与工业自动化专家王天然指出，以外骨骼机器人为例，现在的外骨骼机器人可以帮助伤残人士解决一些问题，它和人类的关系“宛如手足”。但同时人们需要背负着一堆“钢铁”，既不舒服，也不协调。未来，人类和机器人应该能够实现感知互动，最终达到人类和机器人“宛如同类”。

图5 辅助残疾人行走的智能外骨骼机器人（图/《北京日报》）

知识贴士：1942年，美国著名科幻小说家艾萨克·阿西莫夫在其作品《转圈圈》中提出了“机器人学三定律”，该理论被称为“现代机器人学的基石”。

“机器人学三定律”是：机器人不得伤害人类或坐视人类受到伤害而不顾；除非违背第一定律，机器人必须服从人类的命令；在不违背第一及第二定律的情况下，机器人必须保护自己。

虽然最初以科幻形式出现在机器人系列小说中，但“机器人学三定律”在一段时间内引发了人们对机器人伦理的思考，成为机器人研究的道德准则。

机器人是人类的朋友，它可以陪伴我们，当一个倾听者，可以替我们看家护院，可以帮助我们提高工作效率，等等。与机器人相比，人类的优势在于具有独特的思维、情感和创新能力，所以，不必太担心机器人有一天会取代我们。

尽管如此，我们也应该意识到：科技的发展是一把双刃剑。未来，机器人应该如何朝着正确的方向发展以及我们该如何看待机器人，是值得每个人思考的问题。

延伸阅读：

荧幕里的机器人

机器人技术的不断发展，也让各国艺术家们孜孜不倦地创作出与之相关的荧幕形象。无论是《星球大战》系列中可爱的C3-PO和R2-D2，还是《终结者》系列中勇猛的T-800，都在观众心中留下了深刻的印象。

以下这些机器人形象，你喜欢吗？

☆大白

电影《超能陆战队》中的“大白”属于“治愈系”机器人，虽然是一个充气机器人，但它能力突出，能陪你玩，让你依靠。

☆剪刀手爱德华

“爱德华”是一个拥有人类心智和情感的机器人。然而发明它的人已经死去，让它留下了一双剪刀手。

☆瓦力

“瓦力”是一款太阳能机器人。当出现故障时，它会从其他报废机器人的身上获取替换零件。当感知到危险时，它会将头部和四肢收回身体，变成一个立方体。

☆哆啦A梦

“哆啦A梦”是一个外形像猫的机器人。它能用自己神奇的口袋和各种奇妙的道具帮助主人大雄解决各种难题。