本书从早期机器人说起，讲述了近代机器人的发展历程，介绍了现代机器人的发展情况，描绘了未来机器人的发展图景，并简要概括了世界各主要国家发展机器人的情况。本书首次系统阐述了机器人的发展史，梳理了错综复杂的机器人家族，是科研工作者、政策制定者以及广大爱科技爱好者的参考读物。

　　中国电子学会（Chinese Institute of Electronics） 是由电子信息界的科技工作者和有关企事业单位自愿结成、依法登记的学术性、非营利性的全国性法人社团，是中国科学技术协会的组成部分，中国电子学会总部是工业和信息化部直属事业单位。中国电子学会于1962年在北京成立，现在拥有个人会员10万余人，团体会员600多个，专业分会45个，工作委员会8个，编委会1个和一个百人的办事机构。30个省、自治区、直辖市设有地方学会组织。
　　中国电子学会的宗旨是团结和动员电子信息科技工作者，遵守宪法、法律、法规和国家政策，遵守社会道德贵规范；尊重知识，尊重人才，积极倡导“团结、创新、求实、奉献”的精神，促进电子信息科学技术的繁荣和发展，促进电子信息科学技术的普及和应用，促进电子信息科学技术人才的成长和提高，促进电子信息科学技术与经济的结合，为社会主义物质文明和精神文明建设服务；反映电子信息科技工作者的意见，维护电子信息科技工作者的合法权益，为电子信息科技工作者服务。
　　中国电子学会的主要任务是开展国内外学术、技术交流；开展继续教育和技术培训；普及电子信息科学技术知识，推广电子信息技术应用；编辑出版电子信息科技书刊；开展决策、技术咨询，举办科技展览；研究和推荐电子信息技术标准；接受委托评审电子信息专业人才技术人员技术资格，鉴定和评估电子信息科技成果；发现，培养和举荐人才；奖励优秀电子信息科技工作者。

版权信息
序言 把握发展机遇构筑制造强国梦
前言
第1章 早期的机器人
1．1 古代的机器人
1．2 近代的机器人
第2章 现在的机器人
2．1 工业机器人
2．2 服务机器人
2．3 特种机器人
第3章 未来的机器人
3．1 未来的工业机器人
3．2 未来的服务机器人
3．3 未来的特种机器人
第4章 世界各国的机器人
4．1 美国
4．2 德国
4．3 日本
4．4 法国
4．5 英国
4．6 欧盟
4．7 韩国
4．8 中国
第5章 结语
参考文献
文后插图

　　前言
　　对20世纪80年代之后出生的许多国人来说，机器人并不陌生。《变形金刚》、《铁臂阿童木》、《哆啦A梦》等伴随他们成长的许多动画片中都有机器人的身影。这些动画片中的机器人，或拯救人类于水火，或解救主人于困境，为小观众们树立了一个个善良、正义、坚韧、勇敢的形象。对于那批小观众们来说，谁不想拥有一个属于自己的“大黄蜂”或“哆啦A梦”呢？谁不想成为“擎天柱”、“阿童木”那样的英雄呢？也正因如此，这些动画片连同机器人形象已植根于那一代人的内心深处，成为他们最值得回味的集体记忆。
　　动画片中的机器人泛指与人类一样拥有智慧的机器。但现实中的机器人，其内涵就会复杂得多。国际机器人联合会定义“机器人是一种半自主或全自主工作的机器，它能完成有益于人类的工作，应用于生产过程称为工业机器人，应用于特殊环境称为专用机器人（特种机器人），应用于家庭或直接服务人称为（家政）服务机器人”。
　　自20世纪40年代问世以来，在计算机、自动化、感知、人工智能等技术的推动下，机器人已广泛应用于工业生产的各个领域，成为“制造业皇冠顶端的明珠”。机器人也正悄然进入医疗、康复、娱乐、教育、安保、救援等领域，成为服务民生的重要智能载体。未来，机器人有可能是这个蓝色星球上第一个堪比人类的智能体，成为智能社会生产生活中不可或缺的元素，深刻影响着人类社会的发展进程。
　　本书从早期机器人说起，讲述了近代机器人的发展历程，介绍了现代机器人的发展现状，描绘了未来机器人的发展图景，并简要概括了世界各主要国家机器人的发展情况。本书首次系统阐述了机器人的发展史，梳理了错综复杂的机器人家族，是科研工作者、政策制定者及广大科技爱好者的参考读物。

　　“机器人”一词出现的时间并不太长。在我国，“机器人”最早是以自动机械装置或自动人偶的形式出现的；在西方，“机器人”最开始被称为自动机（Automation）或自行控制机器（Self-operating Machine）。1921年，捷克剧作家卡尔·恰佩克（Karel Capek）在他的剧本《罗萨姆的万能机器人》（Rossum's Universal Robots）中创造了“Robot”一词（见图1-1）。在该剧中，机器人起初是没有情感的，只能按照主人的命令从事繁重的劳动。后来，罗萨姆公司让机器人拥有了感情。但“觉醒”的机器人发觉人类非常自私、狭隘，于是开始反抗并最终消灭了人类。值得玩味的是，“Robot”由捷克语的“Robota”而来，后者是奴隶的意思。
　　图片来源：维基百科
　　对人类的语言文字来说，“机器人”只是小荷初露。但对人类的美好向往来说，“机器人”已穿越古今。创造一种像人一样的机器或人造人，以替代人从事各种劳作，并非现代人才有的想法。
　　人类记载的最早的自动机械装置出现于我国的黄帝时代（公元前 2700 年前后）。据西晋崔豹撰写的《古今注》记载，黄帝与蚩尤对阵逐鹿之时，蚩尤布下百里大雾，三日三夜不散。黄帝令风后造指南车（见图1-2），为大军领路，最终大破蚩尤，统一了中原。《古今注》里还记载，周成王（公元前1043年—公元前1021年在位）时，南方的越裳氏到镐京进贡，路上迷失方向，周公便派指南车接其入镐京。
　　图1-2 指南车
　　图片来源：百度
　　指南车是一种指示方向的装置，由齿轮系统构成。不管指南车向何方行驶，车上所立木人的手指永远指向南方。根据现代科学家的考证，我国的齿轮出现于战国到西汉之间。因此，《古今注》中关于指南车的两则记载并不可信。
　　周穆王（公元前977年—公元前922年在位）时，工匠偃师制造了一个能歌善舞的伶人，献于穆王。《列子》记载，“穆王惊视之，趣步俯仰，信人也。巧夫颌其颐，则歌合律；摔其手，则舞应节。千变万化，惟意所适”。这是我国最早记载的机器人。
　　春秋时期，“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下”。这个“公输子为鹊”的典故，记于《墨子·鲁问》中，可谓世界上最早的关于空中机器人的记载。其中，公输子即大名鼎鼎的鲁班（公元前507年—公元前444年）。
　　东汉时期，天文学家、数学家、发明家张衡（78年—139年）不但创制了能监测地震的候风地动仪，改进了能指示星辰运行的浑天仪，还制造了可测量路程的“记里鼓车”（见图1-3）：车上装有木人、鼓和钟，每走一里，击鼓一次；每走十里，敲钟一次。
　　图1-3 记里鼓车
　　图片来源：百度
　　三国时期，蜀汉丞相诸葛亮（181年—234年）为北伐中原而发明的“木牛流马”，可以运送军需物资，是最早的陆地军用机器人。《三国志·诸葛亮传》记载，“九年，亮复出祁山，以木牛运”，“十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运”。
　　与诸葛亮同时代的马钧，则是我国古代科技史上非常有名的机械发明家之一。235年，马钧奉魏明帝曹睿（226年—239年在位）之命制造了一部装有自动离合装置的指南车。此后，马钧又制造了木偶百戏（称“水转百戏”），改良了织绫机、龙骨水车和诸葛连弩。马钧之事记于裴松之的《三国志·杜夔传》注文中。
　　南北朝时期，数学家、天文学家、机械学家祖冲之（429年—500年）不仅成功制造了指南车，还设计制造了能利用轮子激水前进的千里船（见图1-4）。其事记于《南齐书·祖冲之传》中。
　　图1-4 千里船
　　图片来源：百度
　　唐朝时期，张（约660年—约730年）撰写的笔记体小说《朝野佥载》中记载了三个关于机器人的故事。洛州县令殷文亮制造了一个木头机器人，为其穿上绫罗绸缎以招待客人。这个“女招待”机器人总能彬彬有礼地酌酒行觞。杭州工匠杨务廉用木头制造了一个和尚机器人，能持钵化缘，并向施主鞠躬行礼，引得人们纷纷施舍。郴州刺史王琚做了一个“水獭”，能潜水捕鱼。捉到鱼后，它就会自动露出水面。
　　北宋时期，苏颂（1020年—1101年）等人于1088年制成的木构水运仪象台（见图1-5），由水力驱动，且带有一套擒纵装置，能用多种形式表现天体时空的运行。水运仪象台是当时世界上最先进的天文钟，开启了近代钟表采用擒纵器机制的先河。
　　图1-5 水运仪象台
　　图片来源：百度
　　上面介绍的种种令人叹为观止的自动机械装置，说明我国古代科技是非常发达的。但遗憾的是，这些精妙的技艺并没有流传下来。
　　世界其他文明关于机器人的最早记载，见诸古希腊。在荷马（约公元前9世纪—公元前8世纪）写的史诗《伊利亚特》中，希腊诸神之一的火神赫菲斯托斯曾创造了一组金制的女偶人作为他的助手。但真正可考据的自动机械装置，则是出现于公元前1400年左右的由古巴比伦人发明的漏壶。这是一种利用水流计量时间的计时器，也是历史上最早的机械装置之一。公元前270年左右，古希腊发明家特西比乌斯（Ctesibius）改进了漏壶——采用人物造型指针指示时间（见图1-6）。
　　公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。
　　图1-6 古希腊发明家特西比乌斯改进的漏壶
　　图片来源：维基百科
　　8世纪至13世纪，欧洲一直笼罩在中世纪的黑幕之下，而伊斯兰世界则已创造了长达500年的黄金时代，并在各个领域都取得了灿烂的成就。在机械领域，发明家、机械工程师Al-Jazari（1136年—1206年）制作出了用水来驱动的自动孔雀、侍酒女服务员，以及演奏机器人。图1-7展现了Al-Jazari制作的机器人乐团，描绘了在皇家酒会上，四台演奏机器人坐在湖中的小船上为客人演奏的情景。
　　图1-7 Al-Jazari发明的演奏机器人
　　图片来源：维基百科
　　14 世纪至 17 世纪，发端于意大利的文艺复兴为欧洲带来了一场科学与艺术革命，一扫中世纪的沉闷与黑暗，涌现出一批著名的科学家与艺术家。莱昂纳多·达·芬奇（Leonardo Da Vinci，1452年4月23日—1519年5月2日）便是其中最杰出的一位。作为画家，他为后人留下了《蒙娜丽莎》、《最后的晚餐》等不朽名作；作为医学家，他掌握了人体解剖知识，被认为是近代生理解剖学的始祖；作为发明家，他设计出了机器人、机械车、子母弹、坦克车、潜水艇、直升机等超越时代的装置。其中，达·芬奇设计的机器人，以木头、金属、皮革为外壳，以齿轮为驱动装置，可坐可站立，头部会转动，胳膊能挥舞（见图1-8）。
　　图1-8 达·芬奇设计的机器人
　　图片来源：维基百科
　　17世纪中叶，东亚的日本已进入江户时代。德川幕府保守的锁国政策并未完全阻碍日本本土科技的发展。1662年，竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪的道顿堀演出。18世纪末，若井源大卫门和源信在竹田玩偶的基础上制造出了端茶玩偶（见图1-9）。这个双手捧着茶盘的玩偶是木质的，发条和弹簧则由鲸鱼须制成。如果把茶杯放在茶盘上，它便会向前走，把茶端给客人。客人取茶杯时，它会自动停止行走。客人喝完茶把茶杯放回茶盘上时，它会转回原来的地方。
　　图1-9 端茶玩偶
　　图片来源：维基百科
　　18世纪至19世纪中叶，欧洲处于剧烈变革时代。发轫于18世纪60年代的工业革命，让欧洲的资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业的过渡。由于机器的发明及运用成为这个时代的标志，因此历史学家称这个时代为“机器时代”。
　　1737年，法国发明家雅克·沃康松（Jacques Vaucanson）制造了一只机器鸭子，它可以扇动翅膀，发出嘎嘎叫声，还可以摄入和消化食物（见图1-10）。
　　图1-10 沃康松的机器鸭
　　图片来源：百度
　　1769年，匈牙利作家兼发明家沃尔夫冈·冯·肯佩伦（Wolfgang von Kempelen）制造了土耳其机器人（The Turk，见图1-11）。机器人由一个枫木箱子及箱子后面的人形傀儡组成。傀儡穿着宽大的外衣，并戴着穆斯林的头巾。这台装置因能与国际象棋高手对弈而名声大噪。但后来人们发现，它会下象棋是因为箱子里藏着一个人。
　　1768—1774年间，瑞士钟表名匠埃尔·雅奎特-德罗兹（Pierre Jaquet-Droz）父子三人设计制造出了三台机器人：写字玩偶、绘图玩偶和演奏玩偶（见图1-12）。其中，写字玩偶的外表看起来像个3岁的男孩。当背后的发条上紧后，它就会抬起右臂，将手中的鹅毛笔伸到桌子右侧的墨水壶中蘸一下，然后在桌子当中的白纸上缓缓写出几行词句。三个玩偶都是利用齿轮和发条原理支撑的，至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。
　　图1-11 肯佩伦制造的土耳其机器人
　　图片来源：维基百科