什么是機器人？

我們都知道“機器人”這個詞，并在日常對話中隨意使用它。但我們知道它真正的含義嗎？讓我們花點時間來深入研究機器人的定義。它是像看起來那么簡單，還是挑戰了我們的理解？

在其核心，機器人是一個可編程的機器，能夠感知，處理信息，并自主或在一定程度上的人類指導下執行任務。與傳統工具不同，機器人可以適應周圍環境，并經常執行重復或危險的工作，讓我們有時間從事更具創造性的工作。有一種常見的誤解，即機器人總是具有人類的外觀（圖1），但情況并非總是如此。稍后我們將深入研究類人機器人，在那里這個概念成為現實。

快速回顧：機器人的歷史

看看“機器人”這個詞的詞源，起源于1921年捷克戲劇“羅森的通用機器人”（來自捷克語“robota”，意思是“強迫勞動”）由卡雷爾·恰佩克。然而，科幻小說作家艾薩克·阿西莫夫被認為發明了“機器人”這個詞。它出現在艾薩克·阿西莫夫的科幻小說《奔跑》（1942年）中。Runaround還包含了阿西莫夫著名的機器人三定律（圖2）。就像其他突破性技術一樣，機器人技術也從小說中汲取靈感，將富有想象力的概念變成現實。

機器人技術的一些突破

從虛構到現實，在工業革命期間，我們看到了走向自動化的第一個真實的步驟，旨在簡化重復性任務的機械設備。自動機的概念可以追溯到古代神話，比如希臘神話中的塔羅斯，其中有一個巨大的青銅自動機。沃康松鴨（圖3）是一個令人印象深刻的自動化機器人，這只機械鳥搖搖擺擺地尋找食物，撿起種子，然后吞下種子。無法將它與真實的鳥區分開來。

機器人技術的真實的突破出現在1954年，當時喬治·德沃爾創造了第一臺可編程機器人Unimate（圖4）。它永遠地改變了制造業，特別是在汽車行業。

還記得21世紀初的ASIMO嗎（圖5）？本田的人形機器人讓我們離科幻夢想又近了一步。此外，我認為我們不能忘記世界上第一個機器人公民索菲亞。她于2017年獲得沙特阿拉伯國籍，創造了機器人領域的里程碑。憑借其先進的液壓系統和28個自由度，波士頓動力公司的Atlas展示了卓越的機動性，并展示了機器人在危險環境中提供協助的潛力。

波士頓動力公司的另一個杰出作品是Spot（圖6），這是一個四足機器人，具有多功能性和適應性。如今，通過人工智能和機器學習，機器人可以在復雜的環境中導航，做出決策，甚至從經驗中學習。

我們制造和使用的不同類型的機器人

機器人不僅僅是工業巨人或未來概念，它們是可以在我們的車間里實現的工具。這里有一個主要類型的機器人的快速綱要。

1.工業機器人：這些是工廠的主力，處理焊接，噴漆和裝配等任務。協作機器人或“cobots”與人類一起安全地工作，使制造業更加靈活和安全。這些機器人有各種尺寸和能力，但它們主要屬于機器人手臂類別（圖7）。想要了解您現在可以買到的機械臂裝置的微型版本，請查看KUKA的AGILUS KR 6 R900-2機器人套件。

2.服務機器人：從吸塵到協助外科醫生，服務機器人使生活更輕松，更高效。在醫療保健領域，它們甚至幫助醫生進行精確的手術。達芬奇機器人手術系統可以被認為是遠程操縱機器人手術領域的先驅（圖8）。

3.移動的機器人：這些機器人可以移動！想想自主無人機、漫游車和帶輪子或腿的機器人，它們可以探索從倉庫到火星的各種堅韌環境。這些機器人正在征服土地、水和空氣。它們可以在各種模式下操作，例如手動遙控，監護遙控（可以避開障礙物，但將在人類控制下）或純自主導航模式。

自主移動的機器人（AMR）（圖9）可以使用先進的算法（如同步定位和地圖繪制（SLAM）或基于地圖的導航技術）自行移動。它們可以感知障礙物，使用地圖找到最短路徑，并繞過障礙物從A點移動到B點，所有這些都無需人工干預。他們甚至可以攜帶機械臂或其他工具來操縱周圍的世界。查看這個自主移動的機器人博客或這個視頻以進一步了解。

4.類人機器人：類人機器人是看起來像人類的機器人。他們有更好地操縱周圍世界的優勢，因為我們人類設計的一切都可以從人類的形式因素訪問。像波士頓動力公司的Atlas、本田Asimo和Sophia這樣的人形機器人，不僅僅是看起來很酷，它們還在推動移動性和互動性的極限。雖然類人機器人仍在發展，但潛在的應用是巨大的，特別是在教育，教育和自動化家務等領域。

5.社交機器人（圖10）：這些機器人旨在與我們在情感層面上互動。他們是老人的伴侶，孩子的導師，甚至是客戶服務的助手。令人難以置信的是，他們如何將人工智能與人類行為相結合。一些社交機器人也可能屬于類人機器人類別，但不是必需的。

除了這些更廣泛的分類之外，還有Swarm機器人，Soft機器人，Exoskeletons和Robotic Prosthetics等其他機器人系統。群機器人是一種微型機器人，它們在大群體中一起工作，模仿螞蟻或蜜蜂等社會昆蟲的行為來完成復雜的任務。軟機器人由柔性材料制成，使它們能夠在狹小的空間中導航，并與人類安全地互動。外骨骼是一種可穿戴的機器人套裝，可以增強人體的力量和移動性，通常用于康復和工業環境。機器人假肢是先進的假肢，可以恢復截肢者的功能，為他們提供更好的生活質量。

機器人如何改變我們的世界？

機器人已經對我們的生活產生了巨大的影響。在制造業，他們簡化了流程，使工作場所更安全。在醫療保健方面，他們協助從手術到康復的一切工作。農業是機器人正在加速發展的另一個領域-自動化種植，收獲和監測作物等任務，以幫助養活世界。

讓我們不要忘記他們在危險環境中扮演的拯救生命的角色。機器人可以處理炸彈，探索深海戰壕，甚至管理核材料。

機器人面臨的挑戰

當然，也不是一帆風順的。我們仍然面臨著一些巨大的挑戰：

• 機動性和靈活性：讓機器人像人類一樣移動或在棘手的地形中導航并不容易。工程師們不斷努力提高他們的平衡性，靈活性和控制力。是的，我們仍然面臨著挑戰，使機器人能夠穿越人類可以穿越的所有不同地形，如雪地，水坑，山脈和樓梯。然而，如果我們回顧歷史，即使用兩只腳走路對機器人來說也是一個挑戰。然而，現在我們有了像“Atlas”這樣的機器人，它們可以做跑酷（圖11）和后空翻。所以，我們正在實現這一目標，我們看到一個可以在所有地形中導航的機器人只是時間問題，這太自主了。

感知和快速決策：機器人需要處理感知數據并做出瞬間決策。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它們的運動。這是一個堅韌的問題，但我們正在取得進展。5G和低延遲網絡的進步確實為遠程處理開辟了新的可能性，使機器人能夠將復雜的計算卸載到更強大的硬件上，而這些硬件本身無法攜帶。

倫理考慮：隨著機器人變得越來越普遍，我們需要考慮更大的圖景。我們如何處理工作替代、隱私問題以及人工智能的道德使用？后技術奇點（圖12），機器超越人類智能，對于期望什么仍然存在一些模糊性。一方面，人們擔心人工智能世界末日，無法控制的超級智能機器可能會給人類帶來生存風險。另一方面，人工智能有望成為一個良性的伙伴，幫助解決氣候危機等關鍵問題。未來仍然不確定，在很大程度上取決于我們如何開發和監管這些先進技術。

機器人的下一步是什么？

未來看起來令人興奮。我們正在走向一個機器人將成為我們一切合作伙伴的世界。從協助工作場所和探索未知的領域，以提供娛樂和陪伴，可能性是無窮無盡的。

• 更智能的AI：機器學習正在解鎖新功能。未來的機器人將處理更復雜的任務，甚至創造性地解決問題。想象一下，一個機器人每次和你一起工作都會學習和改進！
• 人機協作：未來的車間將看到機器人和人類并肩工作，發揮各自的優勢。協作機器人（協作機器人）將處理重復性或風險性任務，讓我們專注于創造性和戰略性的東西。
• 太空探索：機器人已經在探索火星，而這僅僅是個開始。有一天，機器人可能會幫助在其他星球上建造建筑物。多酷啊？

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