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这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：
“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：
“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。
”
目前关于对机器人行为的描述中，以科幻小说家以撒·
艾西莫夫在小说《我，机器人》中所订立的“机器人三定律”最为著名。
艾西莫夫为机器人提出的三条“定律”（law），程序上规定所有机器人必须遵守：
1.机器人不得伤害人类，且确保人类不受伤害；
2.在不违背第一法则的前提下，机器人必须服从人类的命令；
3.在不违背第一及第二法则的前提下，机器人必须保护自己。
“机器人三定律”的目的是为了保护人类不受伤害，但艾西莫夫在小说中也探讨了在不违反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这三定律，在看起来完美的定律中找到许多漏洞。
在现实中，“三定律”成为机械伦理学的基础，目前的机械制造业都遵循这三条定律。
现在，让我们来具体看看机器人的发展历史。
工业机器人的最早研究可追溯到第二次大战后不久。
在40年代后期，橡树岭和阿尔贡国家实验室就已开始实施计划，研制遥控式机械手，用于搬运放射性材料。
这些系统是“主从”型的，用语准确地“模仿”操作员手和臂的动作。
主机械手由使用者进行导引做一连串动作，而从机械手尽可能准确地模仿主机械手的动作，后来用机械耦合主从机械手的动作加入力的反馈，使操作员能够感觉到从机械手及其环境之间产生的力。
50年代中期，机械手中的机械耦合被液压装置所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人和通用制造厂的“怪物”I型机器人。
1954年G.C.Devol提出了“通用重复操作机器人”的方案，并在1961年获得了专利。
1958年，被誉为“工业机器人之父”的JosephF.EngelBerger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation（UniveralAutomation）公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。
这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人，手臂的控制由一台计算机完成。
它采用了分离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能够记忆完成180个工作步骤。
与此同时，另一家美国公司——AMF公司也开始研制工业机器人，即Versatran（VersatileTransfer）机器人。
它主要用于机器之间的物料运输、采用液压驱动。
该机器人的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。
一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。
可以说，60年代和70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。
主要成就如下表。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，他是全电动驱动、关节式结构、多CPU二级微机控制、采用VAL专用语言，可配置视觉、触觉的力觉感受器的，技术较为先进的机器人。
同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平面关节的SCARA型机器人。
整个70年代，出现了更多的机器人商品，并在工业生产中逐步推广应用。
随着计算机科学技术、控制技术和人工智能的发展，机器人的研究开发，无论就水平和规模而言都得到迅速发展。
据国外统计，到1980年全世界约有2万余台机器人在工业中应用。
我国在机器人研究方面相对西方国家和日本来说起步较晚。
但我们所取得的成就仍是不容轻视的。
我国是从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。
1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划，1987年，我国的“863”高技术计划将机器人方面的研究开发列入其中。
目前我国从事机器人研究和应用开发的主要是高校及有关科研院所等。
最初我国在机器人技术方面研究的主要目的是跟踪国际先进的机器人技术。
随后，我国在机器人技术及应用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：
哈尔滨工业大学研制的两足步行机器人，北京自动化研究所1993年研制的喷涂机器人，1995年完成的高压水切割机器人，沈阳自动化研究所研制完成的有缆深潜300m机器人、无缆深潜机器人、遥控移动作业机器人。
我国在仿人形机器人方面，也取得很大的进展。
例如，中国国防科学技术大学经过10年的努力，于2000年成功地研制出我国第一个仿人形机器人——“先行者”，其身高140厘米，重20公斤。
它有与人类似的躯体、头部、眼睛、双臂和双足，可以步行，也有一定的语言功能。
它每秒走一步到两步，但步行质量较高：
既可在平地上稳步向前，还可自如地转弯、上坡；
既可以在已知的环境中步行，还可以在小偏差、不确定的环境中行走。
可以说机器人技术的发展速度还是比较快的。
原来只能在科幻小说和电影中看到的机器人现在可以说已经离我们越来越近了。
那么在未来，机器人的发展趋势到底会是怎样的呢？
智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。
智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。
对于未来意识化智能机器人很可能的几大发展趋势，这里概括性地分析如下：
1.语言交流功能越来越完美：
智能机器人，既然已经被赋予“人”的特殊称义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。
对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化，是一个必然性趋势，在人类的完美设计程序下，它们能轻松地掌握多个国家的语言，远高于人类的学习能力。
另外，机器人还能进行自我的语言词汇重组能力，就是当人类与之交流时，若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时，可以自动地用相关的或相近意思词组，按句子的结构重组成一句新句子来回答，这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力，是一种意识化的表现。
2.各种动作的完美化：
机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的，我们知道人类能做的动作是极至多样化的，招手、握手、走、跑、跳、等各种手势，都是人类的惯用动作。
不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作，不过相对是有点僵化的感觉，或者动作是比较缓慢的。
未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉，使其动作更像人类，模仿人的所有动作，甚至做得更有形将成为可能。
还有可能做出一些普通人很难做出的动作，如平地翻跟斗，倒立等。
3.外形越来越酷似人类：
科学家们研制越来越高级的智能机器人，是主要以人类自身形体为参照对象的。
自然先需有一个很仿真的人型外表是首要前提，在这一方面日本应该是相对领先的，国内也是非常优秀的。
当几近完美的人造皮肤，人造头发，人造五管等恰到好处地遮盖于金属内在的机器人身上时，站在那里还配以人类的完美化正统手势。
这样从远处乍一看，你还真的误以为是一个大活人。
当走近时，细看才发现原来只是个机器人，对于未来机器人，仿真程度很有可能达到即使你近在咫尺细看它的外在，你也只会把它当成人类，很难分辩是机器人，这种状况就如美国科幻大片《终结者》中的机器人物造型具有极至完美的人类外表。
4.逻辑分析能力越来越强：
对于智能机器人为了完美化模仿人类，未来科学家会不断地赋予它许多逻辑分析程序功能，这也相当于是智能的表现。
如自行重组相应词汇成新的句子是逻辑能力的完美表现形式，还有若自身能量不足，可以自行充电，而不需要主人帮助，那是一种意识表现。
总之逻辑分析有助人机器人自身完成许多工作，在不需要人类帮助的同时，还可以尽量地帮助人类完成一些任务，甚至是比较复杂化的任务。
在一定层面上讲，机器人有较强的逻辑分析能力，是利大于弊的。
5.具备越来越多样化功能：
人类制造机器人的目的是为人类所服务的，所以就会尽可能地把它变成多功能化，比如在家庭中，可以成为机器人保姆。
会你扫地、吸尘、还可以做你的谈天朋友，还可以为你看护小孩。
到外面时，机器人可以帮你搬一些重物，或提一些东西，甚至还能当你的私人保嫖。
另外，未来高级智能机器人还会具备多样化的变形功能，比方从人形状态，变成一辆豪华的汽车也是有可能的，这似乎是真正意义上的变形金刚了，它载着你到处驶驰于你想去的任何地方，这种比较理想的设想，在未来都是有可能实现的。
机器人的产生是社会科学技术发展的必然阶段，是社会经济发展到一定程度的产物，在经历了从初级到现在的成长过程后，随着科学技术的进一步发展及各种技术进一步的相互融合，我们相信机器人技术的前景将更加光明。
1.2十分钟读懂机器人
近年来，机器人题材的电影愈发火爆，《钢铁侠》，《变形金刚》和《我的机器人女友》等等非常受欢迎。
那么问题摆在眼前，钢筋铁骨的钢铁侠是如何奔跑和飞翔的，铁骨铮铮的机器人女汉子是如何露出那天使般的笑容的，机器人可以实现运动和思考的机理是什么，机器人是如何听、说、读、写的。
要真正读懂机器人，首先需要了解机器人学的学科分类。
机器人学科内主要包括机械工程、自动控制和人工智能三个领域。
其中机械工程是机器人学的基础。
根据机器人的作用和目标，设计并制造出合理的机械结构，构造出机器人的“骨骼和肌肉”。
机械和控制两个领域主要通过设计机器人的机械结构和机构中各个关节的控制方法，解决机器人本体运动的问题。
机器人的本体部
件主要包括：
机械臂、末端执行器、驱动器、传感器、控制器。
机械臂是机器人的主体部分，由连杆、活动关节和其他结构部件组成。
如果没有其他部件，仅机械臂本身并不能被称作机器人。
常见的仿人机器人一般是由头部、躯干、两手、双足等构成的多连杆机构，它的运动学和力学的数学处理方法与工业机械手有许多共同之处，包括正运动学、逆运动学、动力学等问题。
但是，机器人还有一些更复杂的要求，如仿人机器人在执行推桌子、跳舞、爬楼梯等任务时，非常注重身体的平衡。
末端执行器就是连接在机械手最后一个关节上的部件，它相当于机器人的“手指”，一般用来抓取物体，与其他机构连接并执行需要的任务。
一般来说，机器人手部都备有能连接专用末端执行器的接口，这些末端执行器是为某种用途专门设计的。
通常来说，末端执行器的动作是由机器人控制器直接控制，或者将机器人控制器的信号传至末端执行器自身的控制装置。
驱动器就是机械手的“肌肉”，如果把连杆以及关节想象为机器人的骨骼，那么驱动器就起肌肉的作用，它通过移动或者转动连杆来改变机器人的构型。
驱动器必须有足够的功率对连杆进行加减速并带动负载，同时，驱动器自身必须轻便、经济、准确、可靠。
机器人的驱动通常有电动、液压和气动三种方式。
由于电动方式具有控制方便、精度高、结构紧凑等优点，目前大多数中小型机器人采用的都是电动方式，包括交流伺服电机、步进电机、舵机等；
液压方式具有出力大的优点，通常大型工业机器人多采用液压方式驱动；
部分末端执行器和气动肌肉等采用气动形式。
传感器是用来收集机器人内部状态的信息或用来与外部环境进行通信的部件，类似于人的各个感知器官。
像人一样，机器人控制器需要知道每个连杆的位置才能知道机器人的总体构型。
人即使在完全黑暗中也会知道胳膊和腿在哪里，这是因为肌腱内的中枢神经系统中的神经传感器将信息反馈给了人的大脑。
大脑利用这些信息来测定肌肉伸缩程度，进而确定胳膊和腿的当前状态。
机器人同样也如此。
机器人常常配有许多外部传感器，例如视觉系统、触觉传感器、语言合成器等，使机器人与外界进行通信。
机器人的控制器就相当于人的神经系统，传感器将获取到的数据传送至控制器，控制器经过计算后输出控制指令控制驱动器的运动。
假如机器人要从箱柜中取出一个零件，要求它的第一关节为35°
，如果第一关节尚未达到这一角度，控制器就会发出一个信号到驱动器（输送电流到电动机、输送气体到气缸，或者发送信号到液压缸的伺服阀），促使执行机构运动，然后通过关节上的反馈传感器测量关节角度的变化，当关节达到预定角度时，停止发送控制信号。
对于更复杂的机器人，机器人的运动速度和力也由控制器控制。
机器人有了筋骨之后，还需要一个神经系统来指挥机器人身体来完成例如走路抬手这类底层动作。
也就是说机器人有了可以执行运动的身体之后，还需要一个灵魂。
塑造灵魂就是人工智能科学的目标。
作为机器人的大脑和灵魂——人工智能学，并不局限于机器人局部机构的运动，如抓取、驾驶等，而是着眼于高级智能目标，如识别人体动作、语音合成、自动导航和建立地图、躲避障碍物和自动驾驶、双足机器人步态下的平衡等。
它包括算法设计和传感器感知等研究方向，主要解决机器人怎么思考的问题。
一个智能机器人系统的工作原理，简单说来，首先是机器人通过感知系统（传感器系统，包括彩色相机，深度相机，麦克风阵列，压力传感器，加速度传感器等等）感知到环境信息（如障碍物和目标位置），机器人的计算机系统上的人工智能算法通过对这一系列环境信息的处理，给出高级目标指令（如向目标位置运动，抓取目标物体，避开障碍物等），控制系统将此类高级目标指令逐级解析给出每一个机械关节上的控制量（如关节的运动速度和转角，加速度等），关节的驱动器（如电动机，液压驱动器等）收到这些控制量后，在全身规划系统的控制下，每个关节分别完成各自的运动目标位置，智能机器人就可以动起来了。
以机器人步态规划为例子，机器人站在一个台阶前，台阶和地板的位置信息通过深度相机等设备传入机器人的计算机中，通过人工智能算法解算出台阶和地板表面法向量和安全边界区等参数，通过和加速度传感器（陀螺仪等）提供的重力方向比较，计算出可以踩踏的区域。
智能算法再根据机器人当前位置和目标位置，计算出一条最优化的脚步路线，算出脚步路线后就可以把脚步路径输出给控制器了，控制器会根据每一个脚步点的位置和关节参数，应用逆运动学计算出机器人每一个关节的控制曲线，最终将控制量输出到各个关节，机器人就开始像人一样自主运动了。
当然，这只是一个最简单的例子，在实际情况中，人工智能模块（AI）还要考虑很多问题，如视觉系统得到地面信息后，需要视觉算法来计算这些表面的纹理特征，估算摩擦因数，提取最大局部平面，估算机器人脚不打滑的最大斜面等（本实验室视觉论文参考文献），当机器人处于有移动障碍物的可变环境中，如果运动的障碍物出现在机器人视角之外，此时就需要借助机器人听觉（如麦克风阵列，此处小飞，付卓的期刊）来定位看不见的障碍物位置了。
更重要的还需要考虑双足机器人如何保持单脚支撑时候的平衡，如通过摆动双臂，弯腰等动作来移动机器人的重心，使重心保持在“零力矩支撑域”内，实现人类小脑的功能。
如果考虑动力学情况，即变加速情况下的双足平衡问题（如奔跑，“马踏飞燕”），那就需要更复杂的人工智能算法了。
很多工厂里大量使用的固定基座机器人是没有传感器和感知系统的，他们直接获取人们预先编辑好的控制量频繁重复特定操作动作，不能被称为智能机器人，有些机构，如美国机器人学会不把他们归类为机器人。
从机器人构成来讲，上述智能系统的实现最重要的指令模块就是机器人的大脑，可以笼统的将它分为两部分：
处理器和软件。
处理器用来计算机器人关节的运动，确定每个关节应该移动多少或者多远才能达到预定的速度和位置，并且监督控制器与传感器协调动作。
处理器通常就是一台计算机，只不过是一种专用计算机，它也需要拥有操作系统、程序和像监视器那样的外部设备等，同时在许多方面也具有与个人计算机处理器同样的功能和局限。
用于机器人的软件大致分为三块。
第一块是操作系统，用来操作计算机；
第二块是机器人软件，它根据机器人的运动方程计算每个关节的必要动作，然后将这些信息传送到控制器，这些软件有多种级别，即从机器语言到现代机器人使用的高等语言不等；
第三块是例行程序集合和应用程序，他们是为了使用机器人外部设备而开发的（例如视觉通用程序），或是为了执行特定任务而开发的。
1.3“狼”真的来了！
1997年“深蓝”力克战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，它让我们感受到了人工智能的魔力，但它可能带给人类的改变与挑战也让人类大呼：
狼来了。
但当时，它还没有真正地走近我们的生产生活。
然而，随着人工智能的不断发展，机器人越来越智能化，它们不仅仅能与人进行象棋博弈、像人一样地进行表演，而且开始慢慢地取代人从事各种生产工作，甚至有超级电脑“沃森”打败了人类，站在了与人类智力竞赛的最高领奖台上。
机器人开始逐渐地渗透到了我们的生产生活中，生产力革命似乎就要发生了，人类与机器人的关系也变得微妙起来，这不禁让人类大呼：
“狼”真的来了！
对机器人的感情比较复杂，电影《终结者》就很能说明问题：
人类文明几乎被机器人毁灭了，可却同样需要机器人来帮忙扳回局面。
对于机器人，不论我们怎么猜测、怀疑和期待，事实都不能否认：
它们离我们越来越近了，他将必然会对人类社会的各个方面产生深刻的影响。
生产力的变化。
越来越多的企业开始用机器人取代人，从事各种生产工作，从而促使机器人行业迎来了一波发展的高潮。
随着包括谷歌和亚马逊在内的非传统机器人制造企业的加入，未来机器人不再仅仅是扮演替代劳动力的角色，其将更为智能化。
机器人将会成了一支越来越庞大的“劳动大军”。
在成本更具优势的大前提下，机器人完全可以完成一些人类不适合或不愿意去完成的工作。
例如在具有较高腐蚀性或者甲醛浓度高的工作环境下，显然机器人是比人类更适合的选择。
而与厌烦生产线上简单重复工作的80和90后相比，机器人既不计较工作内容，也不知疲累，拥有更高的劳动效率。
在作业的精度和洁度上，机器人工作质量也更加稳定，生产损耗也较人力少一些。
总之，机器人在某些行业将会将人取代，新的生产形式将会形成。
人类如何体现自身优势，这是我们需要思考的问题。
社会关系的调整。
机器人的行为效应（如违法犯罪后果、社会与经济收益等）应该由谁来承担，是研制者、制造者、控制者还是所有者?
机器人如果杀了人，应该如何处理?
是全部拆卸或分解，还是重新调整程序?
如果机器人被人所“杀”，人应该如何承担法律和经济责任?
一方面应该如何使机器人“遵纪守法”，另一方面应该如何维护机器人的“合法权益”?
机器人是否具有继承权?
人与机器人、机器人与机器人之间的经济与法律纠纷应该如何处理?
机器人是否具有选择权和被选举权，是否可以“竞选”市长?
伦理观念的变迁。
由于情感与意志的赋予，机器人与人之间的界线就会越来模糊，机器人具有了“人性”，参与了社会事务与人际交往，人应该如何对待机器人，如何处理人与机器人以及机器人之间的关系，如何评价机器人所取得的成绩，如何看待机器人的缺点和错误。
机器人作为“二等公民”，应该如何确立其“社会地位”，如何看待和处理人与机器人以及机器人之间的“亲情”、“友情”与“爱情”。
生活方式的变更。
随着机器人越来越多地替代了人类从事简单重复性工作、恶劣环境和高强度的工作，人类将会主要从事自由性、自主性、创造性和复杂性较强的工作，其工作时间的随意性、工作地点的游动性、工作内容的自主性、工作报酬的随机性和工作方式的选择性不断提高，必须会使人们的生活内容和生活方式发生着深刻的变化，包括个人消费、人际交往和家庭结构等方面的变化。
此外，人将会越来越多地与机器人打交道，机器人家庭保姆将会大规模地进入家庭，并具有了越来越强的心理功能和精神功能，打电话时的第一句话可能是“请问，你是人吗?
”或“请你的主人接电话”。
社会隐患的增多。
机器人具有了情感以后，能够进行独立思考和自主行为，由于其信息的处理速度快，信息的贮存量大，运转的准确性高，在许多方面具有比人类更多的优势，他们一旦“哗变”，其后果不堪设想，其灾难性不会亚于核武器的大规模引爆。
机器人参与社会生活以后，社会矛盾日趋复杂化，将会大大提高社会的不稳定性;
机器人进入家庭（如家庭保姆、健康顾问、精神陪护等）以后，由于赋予了机器人以心理功能和精神功能，家庭矛盾也日趋复杂化，将会大大提高家庭的不稳定性。
人机一体化的发展。
情感在人的思维活动中占据极为重要的地位，决定和制约着人的行为活动和其它思维活动的基本框架与总体方向，人工情感的全面实现不仅可以使计算机具有友好的、人性化的人机界面，更重要的是能够使机器人或计算机具有更高的信息处理速度与效率，具有独立的决策能力和行为控制能力，具有创造性和开拓性的思维能力。
到了那个时候，从纯逻辑的角度来看，人与机器人之间已经没有任何区别了，只有机器体与肉体之间的区别了，人与机器人之间就可以实现全面的融合：
一方面，机器人的一些“部件”（包括思维“部件”），可以实现“肉体化”；
另一方面，人身上的一些“部件”（包括思维“部件”），可以实现“非肉体化”；
第三方面，机器人与人可以进行相互转化。
例如，一个人的肉体老化后，可以将其大脑中所有的认知、情感与意志方面的信息提取出来，输入机器人的大脑中暂时“贮存”下来，并由该机器人代为本人继续行使有关的社会职责，等本人的“克隆”体制作完成后，再把机器人的大脑中的有关信息移植到过来。
总之，将来的情感机器人与人类可能并没有明显的界限和本质的区别，它们各有所长，各有所短，分别适合于不同的社会生产与社会生活的环境条件，彼此可以相互转换、相互渗透、相互促进。
人与机器之间的矛盾与冲突，并不是“你死我活”的、“你争我斗”，而是“和谐同存”、“肝胆相照”、“荣辱与共”、“互利互惠”、“相互尊重”的关系。
总之，那将是一个有趣的时代，也许是一个我们现在有点难以理解的时代。
但不管怎么说，这场变革似乎已经在我们身边发生了，在这一场洪流中，也许我们应该成为走在前面的人。
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