第1章 機器人概論

1.1 機器人的產生和發展

1.1.1 機器人的產生

在古代，人類就希望制造一種可以代替自己完成各種各樣工作的機器，最早的記錄可以追溯到3000年前。

《列子·湯問》中記載了一個寓言故事：西周時期有個叫偃師的人制作了一個假的“伶人”（古代伶人指的是演員）獻給周穆王，這個伶人可以唱歌跳舞。周穆王認為偃師在騙他，于是下令要處斬偃師。偃師非常害怕，請求將“伶人”拆解，最終周穆王發現該“伶人”真的是一個由木頭和毛皮組成的“假人”。這是中國最早記載的木頭機器人的雛形。

漢代科學家張衡（78年—139年）發明了“地動儀”，在當時他還創作了很多發明和撰寫了很多著作，其中有一項“記里鼓車”（如下圖）的發明。據記載，記里鼓車分為上下兩層，每層各有木制機械人，手執木槌，下層機械人打鼓，車每行一里路，敲鼓一下；上層機械人敲打鈴鐺，車每行十里路，敲打鈴鐺一次。

三國時期（220年—280年），蜀國的丞相諸葛亮發明了“木牛流馬”。據記載，這是一種運輸工具，專門為外出打仗的士兵運送糧草。

“機器人”這個詞語出現在1920年，捷克科幻作家卡雷爾·恰佩克的科幻舞臺劇《羅索姆的萬能機器人》中出現了“Robota”（原意為“勞役、苦工”）一詞，在該科幻舞臺劇中由真人扮演的“機器人”，如下圖所示，后來“Robota”一詞演化成為“Robot”。

1.1.2 機器人的發展

1939年，西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro在美國紐約世博會上展出，它由電纜控制行走，會說部分詞語，甚至可以吸煙。雖然它不能真正實現幫助人類做家務的功能，但是讓人們對家用機器人產生了更多的憧憬。

1942年，美國科幻小說家艾薩克·阿西莫夫在科幻小說中提出了“機器人三定律”，規定所有的機器人必須遵守以下三項法則。

· 第一法則：機器人不得傷害人類，并且確保人類不會受到傷害。

· 第二法則：在不違背第一法則的前提下，機器人必須服從人類的命令。

· 第三法則：在不違背第一法則、第二法則的前提下，機器人必須保護自己。

“機器人三定律”的目的是保護人類不會受到傷害，但艾薩克·阿西莫夫在小說中也探討了在不違背“機器人三定律”的前提下傷害人類的可能性，甚至在小說中不斷地挑戰“機器人三定律”，在看起來完美的定律中找到許多漏洞。在現實生活中，“機器人三定律”被稱為機械倫理學的基礎。

1948年，諾伯特·維納發表了著名的《控制論》，他將控制論定義為“對動物和機器中的控制與通信的科學研究”，可以理解為是關于人、動物和機器如何互相控制和通信的科學研究。

1954年，美國發明家喬治·德沃爾制造出了世界上第一臺可編程的機器人Unimate（尤尼梅特），如下圖所示，該機器人在美國的一家汽車裝配線上工作，因此它也成為世界上第一臺工業機器人。這樣一個革命性的機械手臂成為目前被廣泛應用的機械臂雛形，2003年，Unimate進入了機器人名人堂。

1966年，美國斯坦福大學人工智能研發中心開始了謝克機器人的研發工作，這是第一臺移動機器人，它被賦予了有限的觀察和環境建模能力。

1969年，日本機器人專家森政弘提出了“恐怖谷理論”（見下圖），這是一個關于人類對機器人和非人類物體的感覺的假設。森政弘的假設指出，由于機器人與人類的外表、動作存在相似性，所以人類也會對機器人產生正面的情感；直到一個特定的程度，他們的反應便會變得極為負面。可是當機器人和人類的相似度繼續上升，相當于普通人之間的相似度時，人類對機器人的情感反應會再度回到正面。