2.3機器人的分類

　　機器人定義上的模糊和多樣，使得機器人在分類上也有很多方法。常見的有按運動方式、智能程度、按機器人用途分類。

　　按機器人運動方式分類可以分為：固定式機器人和移動機器人，移動機器人又可以分為：輪式機器人、履帶式機器人、足式機器人、飛行機器人、水下機器人等。

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

　　3.機器人的歷史

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

　　3.1中國古代的機器人

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

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

　　3.2．國外古代的機器人

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

　　文藝復(fù)興時期，達·芬奇（Leonardoda Vinci）設(shè)計了一個機械騎士，也就是著名的達芬奇機器人（Leonardo's Robot）也叫日耳曼裝甲騎士。這個機器人被設(shè)計成一個騎士的模樣，可以做出一些動作，包括坐起、揮動胳膊、搖頭及張閉嘴巴等。后來人們根據(jù)達芬奇的手稿，復(fù)制了達芬奇機器人。

　　18世紀后期，瑞士鐘表名家德羅及其兒子和徒弟，分別制造了3個小機器：寫字人偶、繪圖人偶，彈風琴人偶。現(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 近代機器人

　　1954年，美國發(fā)明家喬治·德沃爾（George Devol）申請了一項關(guān)于可編程通用自動化設(shè)備的專利，德沃爾的專利第一次實現(xiàn)了數(shù)字式可編程機器人，標志著現(xiàn)代機器人工業(yè)的建立。后來，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器人企業(yè)Unimation。1962年Norman Heroux根據(jù)上述專利制造了世界上第一臺工業(yè)機器人Unimate，這臺機器人首先應(yīng)用在了通用汽車的裝配生產(chǎn)線上。同年，美國機床鑄造公司（AMF）研制出了Verstran機器人，采用液壓驅(qū)動，機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)控機床大致相似，但外形特征迥異，主要機械臂組成。Unimate和Versatran是世界上最早的工業(yè)機器人，人類社會從此邁入了機器人時代。

　　1960年代傳感器開始應(yīng)用于機器人領(lǐng)域，1966年，斯坦福大學研究所人工智能研究中心開始研制世界上第一臺具有自主能力移動機器人——Shakey。Shakey于1972年研制成功，綜合了機器人學，計算機視覺，自然語言處理等方面的知識，是第一臺混合了邏輯推理和物理動作的機器人。開創(chuàng)了許多先例。

　　進入20世紀70年代，人工智能開始與機器人技術(shù)結(jié)合，一方面機器人為人工智能提供了一個很好的試驗平臺和應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面人工智能也讓機器人的功能和運行更加智能。隨著自動控制理論、機電技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機器人技術(shù)也進入了一個新的發(fā)展階段。1974年，Cincinnati Milacron公司推出第一臺計算機控制的工業(yè)機器人，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物體。1975年，IBM共識研制出一個帶有觸覺和力覺傳感器的機械手，由計算機控制，可以完成有20個零件的打字機機械裝配工作。

　　3.4機器人發(fā)展現(xiàn)狀

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

　　在仿人機器人方面，日本本田公司于2000年發(fā)布了首款仿人ASIMO，經(jīng)過不斷的改進和升級，2011版ASIMO已經(jīng)可以同時與多人進行對話，遭遇其他正在行動中的人時，ASIMO會預(yù)測對方行進方向及速度，自行預(yù)先計算替代路線以免與對方相撞?？梢圆叫?、奔跑、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。奔跑速度可以達到9km/h。它的手可轉(zhuǎn)開水瓶、握住紙杯、進行倒水，手指動作更纖細，甚至可以邊說話邊以手語表現(xiàn)說話內(nèi)容。

　　其它的人形機器人還有很多，例如波士頓動力公司2013年發(fā)布的雙足人形機器人Atlas，它有四個液壓驅(qū)動的四肢。Atlas由航空級鋁和鈦建造，身高約6英尺（1.8米）高，重達330磅（150公斤），藍光LED照明。它配備了兩個視覺系統(tǒng)—— 一個激光測距儀和一個立體照相機，由一個機載電腦控制。它的手具有精細動作技能的能力，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保持穩(wěn)定，Atlas機器人可以在崎嶇的地形行走和攀登獨立使用其胳膊和腿。Atlas參加了由國防高等研究計劃署（DARPA）舉辦的機器人挑戰(zhàn)賽，一同參加比賽的還有很多其它研究團隊的人形機器人，它們都具有很高的研究水平。

　　在仿生機器人方面，與Atlas同出自波士頓動力公司的四足仿生機器人BigDog同樣取得了巨大的成就。它沒有車輪或者履帶，而是采用四條機械腿來運動。機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。它還有一個激光回轉(zhuǎn)儀，以及一套立體視覺系統(tǒng)。BigDog有一米長，0.7米高，75千克重，幾乎相當于一頭小騾子的體積。目前能夠以每小時5.3公里的速度穿越粗糙地形，并且負載154千克的重量。它能夠爬行35度的斜坡。其運動是由裝載在機身上的計算機控制的。這臺計算機能夠接收機器上各種傳感器傳達的信號。導(dǎo)航和平衡也由這個控制系統(tǒng)控制。

　　在醫(yī)療機器人方面，2000年左右研制成功并使用的達芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)（Leonardo Da Vinci surgical robot）是一種高級機器人平臺，它可以通過使用微創(chuàng)的方法，實施復(fù)雜的外科手術(shù)。它由三部分組成：外科醫(yī)生控制臺、床旁機械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)。達芬奇機器人的使用，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)護人員的工作量。

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

　　4.機器人與人工智能

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

　　和機器人一樣，人工智能也“有一個漫長的過去，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，萊布尼茲，托馬斯·霍布斯和笛卡兒等人開始嘗試將理性的思考系統(tǒng)化為代數(shù)學或幾何學那樣的體系。這些哲學家已經(jīng)開始明確提出形式符號系統(tǒng)的假設(shè)，而這也成為后來人工智能研究的指導(dǎo)思想。19世紀，劍橋大學的查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）建造差分機開始嘗試用機器來自動進行數(shù)學運算。第一、二次世界大戰(zhàn)大大加快了人工智能發(fā)展的進程，圖靈機的提出激發(fā)了科學家們探討讓機器人思考的可能。

　　1956年達特茅斯會議第一次提出以“人工智能（ArtificialIntelligence）”一詞作為本領(lǐng)域的名稱，并斷言“學習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，使得機器可以對其進行模擬”。這把人工智能領(lǐng)域的研究范圍擴展到了人類學習、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)理等自然科學技術(shù)領(lǐng)域的知識，而且涉及到哲學、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”的電腦擊敗了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫的人腦，證明了在有限的時空里“計算”可以戰(zhàn)勝“算計”，進而論證了現(xiàn)代人工智能的基石條件（假設(shè)）：物理符號系統(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)祟惿鐣钚螒B(tài)的話題。當前人工智能的概念似乎有些過熱，雖然過去幾十中人工智能已經(jīng)取得了令人矚目的成就，但實際上我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在人工智能都還僅能應(yīng)用在諸如語音識別、圖像識別、自然語言處理等單一領(lǐng)域，當前人工智能水平的提升還只是量變，遠遠沒有達到質(zhì)變的標準。

　　人工智能是人類發(fā)展到一定階段自然產(chǎn)生的一門學科，包括人、機與環(huán)境三部分，所以人工智能也可以說成人機環(huán)境系統(tǒng)交互方面的一種學問。飽含變數(shù)的人機環(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的同步性，是一種可能更適合人類各種復(fù)雜的藝術(shù)過程的隨機應(yīng)變的能力，而這種能力恰恰是當前人工智能所欠缺的地方。

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

　　實際上，目前以符號表征、計算的計算機虛擬建構(gòu)體系是很難逼真反映真實世界的（數(shù)學本身并不完備），而認知科學的及時出現(xiàn)不自覺地把真實世界和機器建構(gòu)之間的對立統(tǒng)一了起來，圍繞是（Being）、應(yīng)（Should）、要（Want）、能（Can）、變（Change）等節(jié)點展開融合進而形成一套新的人機環(huán)境系統(tǒng)交互體系。

　　5.機器人與莫拉維克悖論

　　制約當前機器人發(fā)展的另一瓶頸是莫拉維克悖論。