2.3機(jī)器人的分類(lèi)

　　機(jī)器人定義上的模糊和多樣，使得機(jī)器人在分類(lèi)上也有很多方法。常見(jiàn)的有按運(yùn)動(dòng)方式、智能程度、按機(jī)器人用途分類(lèi)。

　　按機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)可以分為：固定式機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人又可以分為：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、足式機(jī)器人、飛行機(jī)器人、水下機(jī)器人等。

　　按機(jī)器人智能程度可以分為：一般機(jī)器人、智能機(jī)器人。智能機(jī)器人根據(jù)其智能水平又可分為：傳感型機(jī)器人、半自主機(jī)器人、自主型機(jī)器人。按用途分類(lèi)是機(jī)器人根據(jù)不同的應(yīng)用行業(yè)和工作任務(wù)進(jìn)行分類(lèi)，是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)最常用也是最常見(jiàn)的分類(lèi)方法。一般可以分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。

　　3.機(jī)器人的歷史

　　盡管“機(jī)器人”作為專(zhuān)有名詞加以引用只有幾十年的歷史，但是機(jī)器人的概念存在于人類(lèi)的想像中已有約三千多年的歷史了。

　　3.1中國(guó)古代的機(jī)器人

　　我國(guó)古代最早關(guān)于機(jī)器人的記錄是《列子·湯問(wèn)篇》中“能倡者”的故事：工匠偃師給周穆王獻(xiàn)上了一個(gè)木偶故事，木偶外表看起來(lái)和人類(lèi)完全一樣?！侗笔贰ち袀?1》記載隋煬帝為了與寵臣柳?隨時(shí)相見(jiàn)，便令人模仿他的模樣造了一個(gè)“偶人”，唐朝《朝野僉載》中記載一個(gè)可以行乞的木僧，木僧可以發(fā)出聲音，寬泛的說(shuō)，這可以算作具有“語(yǔ)音”功能的“機(jī)器人”了

　　其它類(lèi)似記載還有很多，如《三國(guó)志·諸葛亮傳》中的木牛流馬，《墨子·魯問(wèn)》中公輸子削木為鵲的故事，等等。雖然古籍中對(duì)這些機(jī)器人的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有詳細(xì)介紹，很有可能只是古人想象的作品，但卻表明了古人對(duì)機(jī)器人的豐富想像。

　　3.2．國(guó)外古代的機(jī)器人

　　國(guó)外有關(guān)機(jī)器人的記載可以追溯到古希臘，據(jù)荷馬史詩(shī)《伊利亞特》記載，火神兼匠神赫淮斯托斯（Hephaistus）創(chuàng)造出了一組金制機(jī)械助手。他的這些機(jī)械助手身體強(qiáng)健、可以說(shuō)話，且非常聰明。

　　文藝復(fù)興時(shí)期，達(dá)·芬奇（Leonardoda Vinci）設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械騎士，也就是著名的達(dá)芬奇機(jī)器人（Leonardo's Robot）也叫日耳曼裝甲騎士。這個(gè)機(jī)器人被設(shè)計(jì)成一個(gè)騎士的模樣，可以做出一些動(dòng)作，包括坐起、揮動(dòng)胳膊、搖頭及張閉嘴巴等。后來(lái)人們根據(jù)達(dá)芬奇的手稿，復(fù)制了達(dá)芬奇機(jī)器人。

　　18世紀(jì)后期，瑞士鐘表名家德羅及其兒子和徒弟，分別制造了3個(gè)小機(jī)器：寫(xiě)字人偶、繪圖人偶，彈風(fēng)琴人偶?，F(xiàn)在它們還被收藏于瑞士那切特爾藝術(shù)與歷史博物館中。

　　3.3 近代機(jī)器人

　　1954年，美國(guó)發(fā)明家喬治·德沃爾（George Devol）申請(qǐng)了一項(xiàng)關(guān)于可編程通用自動(dòng)化設(shè)備的專(zhuān)利，德沃爾的專(zhuān)利第一次實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式可編程機(jī)器人，標(biāo)志著現(xiàn)代機(jī)器人工業(yè)的建立。后來(lái)，德沃爾同他的合作伙伴約瑟夫·恩格爾伯格（Joseph Engel Berger）創(chuàng)建了世界上第一家機(jī)器人企業(yè)Unimation。1962年Norman Heroux根據(jù)上述專(zhuān)利制造了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人Unimate，這臺(tái)機(jī)器人首先應(yīng)用在了通用汽車(chē)的裝配生產(chǎn)線上。同年，美國(guó)機(jī)床鑄造公司（AMF）研制出了Verstran機(jī)器人，采用液壓驅(qū)動(dòng)，機(jī)械臂可以繞底座旋轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降或沿半徑方向伸縮。它們的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要機(jī)械臂組成。Unimate和Versatran是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人，人類(lèi)社會(huì)從此邁入了機(jī)器人時(shí)代。

　　1960年代傳感器開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，1966年，斯坦福大學(xué)研究所人工智能研究中心開(kāi)始研制世界上第一臺(tái)具有自主能力移動(dòng)機(jī)器人——Shakey。Shakey于1972年研制成功，綜合了機(jī)器人學(xué)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，自然語(yǔ)言處理等方面的知識(shí)，是第一臺(tái)混合了邏輯推理和物理動(dòng)作的機(jī)器人。開(kāi)創(chuàng)了許多先例。

　　進(jìn)入20世紀(jì)70年代，人工智能開(kāi)始與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，一方面機(jī)器人為人工智能提供了一個(gè)很好的試驗(yàn)平臺(tái)和應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面人工智能也讓機(jī)器人的功能和運(yùn)行更加智能。隨著自動(dòng)控制理論、機(jī)電技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。1974年，Cincinnati Milacron公司推出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，命名為“The Tomorrow Tool”，可以舉起45.36kg重的物體，并可以跟蹤裝配線上的移動(dòng)物體。1975年，IBM共識(shí)研制出一個(gè)帶有觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器的機(jī)械手，由計(jì)算機(jī)控制，可以完成有20個(gè)零件的打字機(jī)機(jī)械裝配工作。

　　3.4機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

　　進(jìn)入21世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展逐漸趨向成熟，而服務(wù)機(jī)器人則持續(xù)快速發(fā)展，受到越來(lái)越多的關(guān)注。在仿人機(jī)器人、仿生機(jī)器人、家用機(jī)器人等方面都取得了重要進(jìn)展。

　　在仿人機(jī)器人方面，日本本田公司于2000年發(fā)布了首款仿人ASIMO，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)和升級(jí)，2011版ASIMO已經(jīng)可以同時(shí)與多人進(jìn)行對(duì)話，遭遇其他正在行動(dòng)中的人時(shí)，ASIMO會(huì)預(yù)測(cè)對(duì)方行進(jìn)方向及速度，自行預(yù)先計(jì)算替代路線以免與對(duì)方相撞?？梢圆叫小⒈寂?、倒退走，還可以單腳跳躍、雙腳跳躍，也可以在些微不平的地面行走，甚至能邊跳躍邊變換方向。奔跑速度可以達(dá)到9km/h。它的手可轉(zhuǎn)開(kāi)水瓶、握住紙杯、進(jìn)行倒水，手指動(dòng)作更纖細(xì)，甚至可以邊說(shuō)話邊以手語(yǔ)表現(xiàn)說(shuō)話內(nèi)容。

　　其它的人形機(jī)器人還有很多，例如波士頓動(dòng)力公司2013年發(fā)布的雙足人形機(jī)器人Atlas，它有四個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的四肢。Atlas由航空級(jí)鋁和鈦建造，身高約6英尺（1.8米）高，重達(dá)330磅（150公斤），藍(lán)光LED照明。它配備了兩個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)—— 一個(gè)激光測(cè)距儀和一個(gè)立體照相機(jī)，由一個(gè)機(jī)載電腦控制。它的手具有精細(xì)動(dòng)作技能的能力，它的四肢共擁有28度的自由度。雖然2013年的原型版本被系鏈到外部電源來(lái)保持穩(wěn)定，Atlas機(jī)器人可以在崎嶇的地形行走和攀登獨(dú)立使用其胳膊和腿。Atlas參加了由國(guó)防高等研究計(jì)劃署（DARPA）舉辦的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，一同參加比賽的還有很多其它研究團(tuán)隊(duì)的人形機(jī)器人，它們都具有很高的研究水平。

　　在仿生機(jī)器人方面，與Atlas同出自波士頓動(dòng)力公司的四足仿生機(jī)器人BigDog同樣取得了巨大的成就。它沒(méi)有車(chē)輪或者履帶，而是采用四條機(jī)械腿來(lái)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械腿上面有各種傳感器，包括關(guān)節(jié)位置和接觸地面的部位。它還有一個(gè)激光回轉(zhuǎn)儀，以及一套立體視覺(jué)系統(tǒng)。BigDog有一米長(zhǎng)，0.7米高，75千克重，幾乎相當(dāng)于一頭小騾子的體積。目前能夠以每小時(shí)5.3公里的速度穿越粗糙地形，并且負(fù)載154千克的重量。它能夠爬行35度的斜坡。其運(yùn)動(dòng)是由裝載在機(jī)身上的計(jì)算機(jī)控制的。這臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠接收機(jī)器上各種傳感器傳達(dá)的信號(hào)。導(dǎo)航和平衡也由這個(gè)控制系統(tǒng)控制。

　　在醫(yī)療機(jī)器人方面，2000年左右研制成功并使用的達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)（Leonardo Da Vinci surgical robot）是一種高級(jí)機(jī)器人平臺(tái)，它可以通過(guò)使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)。它由三部分組成：外科醫(yī)生控制臺(tái)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)。達(dá)芬奇機(jī)器人的使用，使手術(shù)精確度大大增加，術(shù)后恢復(fù)加快，并減少了醫(yī)護(hù)人員的工作量。

　　在家用服務(wù)機(jī)器人方面，自20世紀(jì)末研制出第一臺(tái)掃地機(jī)器人以來(lái)，已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展，是服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域里面產(chǎn)業(yè)化程度最高和應(yīng)用最多的機(jī)器人，其技術(shù)也從之前的隨機(jī)清掃方式進(jìn)化到路徑規(guī)劃式清掃，為人們的生活帶來(lái)了巨大的便利。

　　4.機(jī)器人與人工智能

　　機(jī)器人，特別是未來(lái)的智能機(jī)器人不應(yīng)僅是信息、控制、生物、材料、機(jī)械等科學(xué)技術(shù)的融合與結(jié)晶，更可能是集科技、人文、藝術(shù)和哲學(xué)為一體的“有機(jī)化合物”，是各種“有限理性”與“有限感性”疊加和激蕩的結(jié)果。未來(lái)智能機(jī)器人的發(fā)展與人工智能密不可分，同時(shí)人工智能也是制約當(dāng)前機(jī)器人科技發(fā)展的一大瓶頸。

　　和機(jī)器人一樣，人工智能也“有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)去，但只有短暫的歷史”。她的起源可以追溯到文藝復(fù)興，17世紀(jì)，萊布尼茲，托馬斯·霍布斯和笛卡兒等人開(kāi)始嘗試將理性的思考系統(tǒng)化為代數(shù)學(xué)或幾何學(xué)那樣的體系。這些哲學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始明確提出形式符號(hào)系統(tǒng)的假設(shè)，而這也成為后來(lái)人工智能研究的指導(dǎo)思想。19世紀(jì)，劍橋大學(xué)的查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）建造差分機(jī)開(kāi)始嘗試用機(jī)器來(lái)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。第一、二次世界大戰(zhàn)大大加快了人工智能發(fā)展的進(jìn)程，圖靈機(jī)的提出激發(fā)了科學(xué)家們探討讓機(jī)器人思考的可能。

　　1956年達(dá)特茅斯會(huì)議第一次提出以“人工智能（ArtificialIntelligence）”一詞作為本領(lǐng)域的名稱(chēng)，并斷言“學(xué)習(xí)的每一方面或智能的任何其他特性都能被精確地加以描述，使得機(jī)器可以對(duì)其進(jìn)行模擬”。這把人工智能領(lǐng)域的研究范圍擴(kuò)展到了人類(lèi)學(xué)習(xí)、生活、工作的方方面面。目前人工智能不但包括生理、心理、物理、數(shù)理等自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)，而且涉及到哲學(xué)、倫理、藝術(shù)、教理等人文藝術(shù)宗教領(lǐng)域的道理。

　　1997年5月11日，IBM“深藍(lán)”的電腦擊敗了國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫的人腦，證明了在有限的時(shí)空里“計(jì)算”可以戰(zhàn)勝“算計(jì)”，進(jìn)而論證了現(xiàn)代人工智能的基石條件（假設(shè)）：物理符號(hào)系統(tǒng)具有產(chǎn)生智能行為的充分必要條件（Newell and Simon,1976）是成立的。2016年3月，Google AlphaGo在首爾以4:1的比分戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍李世石九段，更是引發(fā)了人工智能將如何改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)生活形態(tài)的話題。當(dāng)前人工智能的概念似乎有些過(guò)熱，雖然過(guò)去幾十中人工智能已經(jīng)取得了令人矚目的成就，但實(shí)際上我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在人工智能都還僅能應(yīng)用在諸如語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等單一領(lǐng)域，當(dāng)前人工智能水平的提升還只是量變，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到質(zhì)變的標(biāo)準(zhǔn)。

　　人工智能是人類(lèi)發(fā)展到一定階段自然產(chǎn)生的一門(mén)學(xué)科，包括人、機(jī)與環(huán)境三部分，所以人工智能也可以說(shuō)成人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)交互方面的一種學(xué)問(wèn)。飽含變數(shù)的人機(jī)環(huán)境交互系統(tǒng)內(nèi)，存在的邏輯不是主客觀的必然性和確定性，而是與各種可能性保持互動(dòng)的同步性，是一種可能更適合人類(lèi)各種復(fù)雜的藝術(shù)過(guò)程的隨機(jī)應(yīng)變的能力，而這種能力恰恰是當(dāng)前人工智能所欠缺的地方。

　　當(dāng)前人工智能研究的難點(diǎn)不僅在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，更多的是在深層次對(duì)認(rèn)知的解釋與構(gòu)建方面，而研究認(rèn)知的關(guān)鍵則在于自主和情感等意識(shí)現(xiàn)象的破解。然而由于意識(shí)的主觀隨意和難以捉摸等特點(diǎn)，與講求邏輯實(shí)證與感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證判斷的科學(xué)技術(shù)有較大偏差，使其長(zhǎng)期以來(lái)難以獲得科技界的關(guān)注。但現(xiàn)在請(qǐng)況正逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變：研究飄忽不定的意識(shí)固然不符合科技的尺度，但把意識(shí)限制在一定情境之下呢？人在大時(shí)空環(huán)境中的意識(shí)是很難確定的，但在小尺度時(shí)空情境下的意識(shí)卻可能是有一定規(guī)律的。

　　實(shí)際上，目前以符號(hào)表征、計(jì)算的計(jì)算機(jī)虛擬建構(gòu)體系是很難逼真反映真實(shí)世界的（數(shù)學(xué)本身并不完備），而認(rèn)知科學(xué)的及時(shí)出現(xiàn)不自覺(jué)地把真實(shí)世界和機(jī)器建構(gòu)之間的對(duì)立統(tǒng)一了起來(lái)，圍繞是（Being）、應(yīng)（Should）、要（Want）、能（Can）、變（Change）等節(jié)點(diǎn)展開(kāi)融合進(jìn)而形成一套新的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)交互體系。

　　5.機(jī)器人與莫拉維克悖論

　　制約當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展的另一瓶頸是莫拉維克悖論。