1.2 机器人的定义
经过几十年的发展,机器人技术终于形成了一门综合性学科——机器人学(Robotics)。一般地说,机器人学的研究目标是以智能计算机为基础的机器人的基本组织和操作,它包括基础研究和应用研究两方面内容,研究课题包括机械手设计、机器人动力和控制、轨迹设计与规划、传感器、机器人视觉、机器人控制语言、装置与系统结构和机械智能等。机器人学综合了力学、机械学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能、系统工程等多种学科领域的知识,因此,也有人认为机器人学实际上是一个可分为若干学科的学科门类。同时,由于机器人是一门不断发展的科学,对机器人的定义也随着其发展而变化,目前国际上对于机器人的定义纷繁复杂,美国机器人工业协会(RIA)、日本工业机器人协会(JIRA)、美国国家标准局(NBS)、国际标准化组织(ISO)等组织都有各自的定义,迄今为止,尚没有一个统一的机器人定义。
1967年,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。一个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7个特征的柔性机器。从这一定义出发,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10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的,具有如下3个条件的机器可以称为机器人:①具有脑、手、脚三要素的个体;②具有非接触传感器(用眼、耳接收远方信息)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。
美国机器人工业协会(RIA)给出的定义是: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,并具有编程能力的多功能操作机。
日本工业机器人协会(JIRA)给出的定义是: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来代替人类劳动的通用机器。
国际标准化组织(ISO)给出的机器人的定义是: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。
我国科学家给出的机器人的定义是: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。现在虽然还没有一个严格而准确的机器人定义,但是我们希望对机器人的本质做些把握: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。