第1章 机器人概论

1.1 机器人的产生和发展

1.1.1 机器人的产生

在古代，人类就希望制造一种可以代替自己完成各种各样工作的机器，最早的记录可以追溯到3000年前。

《列子·汤问》中记载了一个寓言故事：西周时期有个叫偃师的人制作了一个假的“伶人”（古代伶人指的是演员）献给周穆王，这个伶人可以唱歌跳舞。周穆王认为偃师在骗他，于是下令要处斩偃师。偃师非常害怕，请求将“伶人”拆解，最终周穆王发现该“伶人”真的是一个由木头和毛皮组成的“假人”。这是中国最早记载的木头机器人的雏形。

汉代科学家张衡（78年—139年）发明了“地动仪”，在当时他还创作了很多发明和撰写了很多著作，其中有一项“记里鼓车”（如下图）的发明。据记载，记里鼓车分为上下两层，每层各有木制机械人，手执木槌，下层机械人打鼓，车每行一里路，敲鼓一下；上层机械人敲打铃铛，车每行十里路，敲打铃铛一次。

三国时期（220年—280年），蜀国的丞相诸葛亮发明了“木牛流马”。据记载，这是一种运输工具，专门为外出打仗的士兵运送粮草。

“机器人”这个词语出现在1920年，捷克科幻作家卡雷尔·恰佩克的科幻舞台剧《罗索姆的万能机器人》中出现了“Robota”（原意为“劳役、苦工”）一词，在该科幻舞台剧中由真人扮演的“机器人”，如下图所示，后来“Robota”一词演化成为“Robot”。

1.1.2 机器人的发展

1939年，西屋电气公司制造的家用机器人Elektro在美国纽约世博会上展出，它由电缆控制行走，会说部分词语，甚至可以吸烟。虽然它不能真正实现帮助人类做家务的功能，但是让人们对家用机器人产生了更多的憧憬。

1942年，美国科幻小说家艾萨克·阿西莫夫在科幻小说中提出了“机器人三定律”，规定所有的机器人必须遵守以下三项法则。

· 第一法则：机器人不得伤害人类，并且确保人类不会受到伤害。

· 第二法则：在不违背第一法则的前提下，机器人必须服从人类的命令。

· 第三法则：在不违背第一法则、第二法则的前提下，机器人必须保护自己。

“机器人三定律”的目的是保护人类不会受到伤害，但艾萨克·阿西莫夫在小说中也探讨了在不违背“机器人三定律”的前提下伤害人类的可能性，甚至在小说中不断地挑战“机器人三定律”，在看起来完美的定律中找到许多漏洞。在现实生活中，“机器人三定律”被称为机械伦理学的基础。

1948年，诺伯特·维纳发表了著名的《控制论》，他将控制论定义为“对动物和机器中的控制与通信的科学研究”，可以理解为是关于人、动物和机器如何互相控制和通信的科学研究。

1954年，美国发明家乔治·德沃尔制造出了世界上第一台可编程的机器人Unimate（尤尼梅特），如下图所示，该机器人在美国的一家汽车装配线上工作，因此它也成为世界上第一台工业机器人。这样一个革命性的机械手臂成为目前被广泛应用的机械臂雏形，2003年，Unimate进入了机器人名人堂。

1966年，美国斯坦福大学人工智能研发中心开始了谢克机器人的研发工作，这是第一台移动机器人，它被赋予了有限的观察和环境建模能力。

1969年，日本机器人专家森政弘提出了“恐怖谷理论”（见下图），这是一个关于人类对机器人和非人类物体的感觉的假设。森政弘的假设指出，由于机器人与人类的外表、动作存在相似性，所以人类也会对机器人产生正面的情感；直到一个特定的程度，他们的反应便会变得极为负面。可是当机器人和人类的相似度继续上升，相当于普通人之间的相似度时，人类对机器人的情感反应会再度回到正面。