作者： Aswin S Babu

什么是機器人？

在日常生活里，“機器人”一詞我們都不陌生，日常交談中也常常脫口而出。但大家可曾細想過，這個詞的真正含義究竟為何？接下來，不妨花些時間，深入探究機器人的定義。機器人的定義，真如表面看起來那么簡單直白？還是比我們所認為的更為復雜呢？

從本質(zhì)上講，機器人是一種可編程機器，能夠感知、處理信息，并自主或在一定程度的人工指令引導下執(zhí)行任務。與傳統(tǒng)工具不同，機器人能夠依據(jù)環(huán)境變化進行自我調(diào)適，常被用于執(zhí)行重復性或危險的工作，讓人類能夠從這類工作中解放出來，從事更具創(chuàng)造性的工作。大眾普遍存在一種認知誤區(qū)，即認為機器人必然有著人類的外形（圖 1），但實際情況并非總是如此。后續(xù)我們將深入探討人形機器人，屆時這個概念將得以具象化呈現(xiàn)。

快速回顧：機器人學的歷史

從詞源上看，“機器人”(Robot) 一詞源于 1921 年捷克劇作者卡雷爾·恰佩克 (Karel ?apek) 的戲劇《羅素姆萬能機器人》(Rossum’s Universal Robots)，其中“robot”一詞源自捷克語“robota”，意為“強迫勞動”。不過，科幻小說作家艾薩克?阿西莫夫 (Isaac Asimov) 因創(chuàng)造了“機器人學”(robotic) 這一衍生詞而廣受贊譽。“機器人學”首次出現(xiàn)在阿西莫夫 1942 年發(fā)表的科幻小說《轉(zhuǎn)圈圈》(Runaround) 中。《轉(zhuǎn)圈圈》里還包含了阿西莫夫著名的[機器人學三定律] 。與諸多開創(chuàng)性技術(shù)相仿，機器人學也是從小說作品里獲取靈感，逐步將充滿想象力的概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實成果。

機器人學的一些突破

從虛構(gòu)到現(xiàn)實，在工業(yè)革命期間，我們見證了邁向[自動機]的第一步，這是一種旨在簡化重復性任務的機械裝置。自動機的概念可以追溯到古代神話，例如希臘神話中的塔洛斯 (Talos)，他是一個青銅自動機械巨人。沃康松鴨（圖 3）是一個令人印象深刻的自動機，這只機械鳥蹣跚著尋找食物，叼起種子，然后吞下。根本無法將它與真正的鳥區(qū)分開來。

圖 3：沃康松鴨（自動機）的內(nèi)部。（圖片來源：《科學美國人》第 80 卷第 3 期，1899 年 1 月）

機器人學的真正突破出現(xiàn)在 1954 年，當時喬治·德沃爾 (George Devol) 創(chuàng)造了第一個可編程機器人 [Unimate] 。Unimate 的出現(xiàn)永遠地改變了制造業(yè)，特別是汽車行業(yè)。

還記得 21 世紀初的 ASIMO 嗎？Honda 的人形機器人讓我們距離科幻夢想更近了一步。此外，我認為我們不能忘記世界上首位機器人公民，[索菲亞] ) (Sophia)。2017 年她被沙特阿拉伯授予公民權(quán)，創(chuàng)造了機器人領域的里程碑。Boston Dynamics 的 Atlas 機器人擁有先進的液壓系統(tǒng)和 28 個自由度，展現(xiàn)出卓越的機動性，并彰顯了機器人在危險環(huán)境中提供協(xié)助的潛力。

Boston Dynamics 的另一件杰出作品是 Spot（圖 6），這是一款專為多功能性和適應性而打造的四足機器人。如今，借助 AI 和機器學習，機器人可以在復雜的環(huán)境中導航、做出決策，甚至從經(jīng)驗中學習。

圖 6：Boston Dynamics Spot 機器人運行中。（圖片來源：Boston Dynamics）

我們制造和使用的不同類型機器人

機器人可不只是工業(yè)豪門，或是未來主義概念，實際上，它們是能夠在我們?nèi)粘＼囬g環(huán)境里大顯身手的實用工具。以下是主要機器人類型的簡要介紹。

1. ** 工業(yè)機器人：** 這些是工廠的主力軍，負責焊接、噴漆和組裝等任務。協(xié)作機器人，或稱“cobot”，可以與人類一起安全地工作，使制造業(yè)更加靈活和安全。這些機器人有各種尺寸和能力，但主要屬于機械臂類別（圖 7）。對于您今天可以購買的機械臂機構(gòu)的微型版本，請查看 [KUKA] 的 [AGILUS KR 6 R900-2 機器人套件] 。

圖 7：工業(yè)機械臂組裝氣缸體。（圖片來源：Kuka Robotics）

2. 服務機器人： 從吸塵到協(xié)助外科醫(yī)生，服務機器人讓生活更輕松、更高效。在醫(yī)療保健領域，它們甚至幫助醫(yī)生進行精確的手術(shù)。達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)可謂遠程操控機器人手術(shù)領域的先驅(qū) 。
3. ** 移動機器人：** 這些機器人可以移動！想象一下，自主無人機、探測車，還有依靠輪子或機械腿行進的機器人，它們可以探索從倉儲空間到火星表面的一切惡劣環(huán)境。這些機器人正在征服陸地、水域和天空。它們可以在各種模式下運行，例如手動遙控、有人值守遙控（可以避開障礙物但仍處于人類控制之下）或純自主導航模式。

自主移動機器人 (AMR) 可以使用即時定位與地圖構(gòu)建 ([SLAM] ) 或基于地圖的導航技術(shù)等高級算法自行移動。它們可以感知障礙物，利用地圖找到最短路徑，并繞過障礙物從 A 點移動到 B 點，整個過程無需人工干預。這些機器人甚至可以攜帶機械臂或其他工具來操縱周圍的世界。閱讀此[自主移動機器人]博客或觀看此[視頻]，以進一步了解相關(guān)信息。

4. ** 人形機器人：** 人形機器人是外形酷似人類的機器人。由于人類設計的一切事物都以人類外形為基礎，因此這類機器人擁有更好地操控周圍世界的優(yōu)勢。像 Boston Dynamics 的 Atlas、Honda Asimo 和索菲亞這樣的人形機器人不僅外觀炫酷，更突破了移動性和互動性的極限。雖然人形機器人仍處于發(fā)展階段，但其潛在應用領域非常廣泛，尤其是在護理、教育和家務自動化等領域。
5. 社交機器人 ： 這些機器人被設計用來在情感層面上與我們互動。它們是老人的陪伴者、孩子的導師，甚至是客戶服務助手。它們將 AI 與類人行為相結(jié)合的方式令人難以置信。一些社交機器人可能也屬于人形機器人，但這不是必需的。

除了這些更廣泛的分類外，還有群體機器人、軟機器人、人形機甲和機械假肢等其他一些機器人系統(tǒng)。群體機器人是一種可以大群體協(xié)同工作的微型機器人，模仿螞蟻或蜜蜂等群居昆蟲的行為來完成復雜的任務。軟機器人由柔性材料制成，可以在狹小的空間中穿行，并能安全地與人類互動。人形機甲是一種可穿戴的機器人套裝，可以增強人類的力量和機動性，常用于康復和工業(yè)環(huán)境。機械假肢是一種先進的假肢，能夠幫助截肢者恢復肢體功能，提升他們的生活質(zhì)量。

機器人學如何改變我們的世界？

機器人已經(jīng)對我們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。在制造業(yè)，它們極大地簡化了生產(chǎn)流程，讓工作場所變得更加安全。在醫(yī)療保健領域，從手術(shù)到康復，機器人的身影無處不在。農(nóng)業(yè)是機器人正在加強的另一個領域，能夠完成自動化種植、收割和監(jiān)測農(nóng)作物等任務，為全球糧食供應提供保障。

還有一點不能忘記，就是機器人在危險環(huán)境中所扮演的至關(guān)重要的救生角色。機器人可以拆除炸彈、探索深海海溝，甚至管理核材料。

機器人學所面臨的挑戰(zhàn)

當然，事情并非一帆風順。我們?nèi)匀幻媾R一些重大挑戰(zhàn)：

• 機動性和靈活性： 讓機器人像人類一樣移動或在復雜的地形中行走并不容易。工程師們一直在努力提高它們的平衡性、靈活性和控制力。是的，在使機器人能夠穿越人類可以穿越的所有不同地形（例如雪地、水坑、高山和樓梯）方面，我們?nèi)匀淮嬖谔魬?zhàn)。然而，如果我們回顧歷史，即使是用兩只腳走路，對機器人來說也曾是一個挑戰(zhàn)。但現(xiàn)在我們有了像“Atlas”這樣的機器人，可以跑酷（圖 11）和后空翻。因此，我們正在朝著既定目標穩(wěn)步前行，毋庸置疑，在不久的將來，我們必將目睹一款能夠自主且自如地在各類地形中暢行無阻的機器人誕生。

圖 11：Boston Dynamics 的 Atlas 機器人正在進行跑酷運動。（圖片來源：Boston Dynamics）

感知和快速決策： 機器人需要處理感官數(shù)據(jù)并在瞬間做出決策。自動駕駛汽車就是一個很好的例子，它們需要檢測障礙物并準確預測其運動。這是一個棘手的問題，但我們正在取得進展。5G 和低延遲網(wǎng)絡的進步確實為遠程處理開辟了新的可能性，使機器人得以將自身無法承載的復雜運算任務，卸載至運算能力更為強大的外部硬件上。

道德考慮： 隨著機器人變得越來越普遍，我們需要從大局進行考慮。我們該如何應對工作崗位流失、隱私問題以及 AI 的道德使用？機器超越人類智能的[技術(shù)奇點后] 是福是禍，我們?nèi)圆煌耆宄Ｒ环矫?，人們擔?AI 末日來臨，不受控制的超級智能機器可能會對人類的生存構(gòu)成威脅。另一方面，人們希望人工智能能夠成為良性伙伴，幫助解決氣候危機等關(guān)鍵問題。未來仍不確定，很大程度上取決于我們?nèi)绾伍_發(fā)和監(jiān)管這些先進技術(shù)。

機器人學的下一步是什么？

未來看起來令人興奮。我們正邁向這樣一個世界：機器人成為我們?nèi)轿坏暮献骰锇?。從工作場所協(xié)助和探索未知領域到提供娛樂和陪伴，可能性無窮無盡。

• 更智能的 AI： 機器學習正在釋放新的能力。未來的機器人將處理更復雜的任務，甚至創(chuàng)造性地解決問題。想象一下，機器人每次與您合作時都會學習并進步！
• 人機協(xié)作： 未來的車間將看到機器人和人類并肩工作，各展所長。協(xié)作機器人 (Cobot) 將處理重復性或危險性任務，讓我們專注于創(chuàng)造性和戰(zhàn)略性的工作。
• 太空探索： 機器人已經(jīng)在探索火星，而這僅僅是個開始。有朝一日，機器人可能會幫助在其他星球上建造建筑。那得有多酷？

最終思考：我們?yōu)槭裁匆圃鞕C器人

機器人不僅僅是機器，還是人類智慧和創(chuàng)造力的證明。無論您是剛剛起步還是不斷突破可能的界限，機器人學都能提供無限的學習、創(chuàng)新和改變機會。因此，讓我們繼續(xù)投身創(chuàng)造、試驗和夢想，同時對這些發(fā)展的未來影響負責。無限可能等待我們?nèi)ラ_啟，希望最好的還在后頭。