什么是机器人？追踪机器人技术的发展和未来

什么是机器人？

我们都知道“机器人”这个词，并在日常对话中随意使用它。但我们知道它真正的含义吗？让我们花点时间来深入研究机器人的定义。它是像看起来那么简单，还是挑战了我们的理解？

在其核心，机器人是一个可编程的机器，能够感知，处理信息，并自主或在一定程度上的人类指导下执行任务。与传统工具不同，机器人可以适应周围环境，并经常执行重复或危险的工作，让我们有时间从事更具创造性的工作。有一种常见的误解，即机器人总是具有人类的外观（图1），但情况并非总是如此。稍后我们将深入研究类人机器人，在那里这个概念成为现实。

快速回顾：机器人的历史

看看“机器人”这个词的词源，起源于1921年捷克戏剧“罗森的通用机器人”（来自捷克语“robota”，意思是“强迫劳动”）由卡雷尔·恰佩克。然而，科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫被认为发明了“机器人”这个词。它出现在艾萨克·阿西莫夫的科幻小说《奔跑》（1942年）中。Runaround还包含了阿西莫夫著名的机器人三定律（图2）。就像其他突破性技术一样，机器人技术也从小说中汲取灵感，将富有想象力的概念变成现实。

机器人技术的一些突破

从虚构到现实，在工业革命期间，我们看到了走向自动化的第一个真实的步骤，旨在简化重复性任务的机械设备。自动机的概念可以追溯到古代神话，比如希腊神话中的塔罗斯，其中有一个巨大的青铜自动机。沃康松鸭（图3）是一个令人印象深刻的自动化机器人，这只机械鸟摇摇摆摆地寻找食物，捡起种子，然后吞下种子。无法将它与真实的鸟区分开来。

机器人技术的真实的突破出现在1954年，当时乔治·德沃尔创造了第一台可编程机器人Unimate（图4）。它永远地改变了制造业，特别是在汽车行业。

还记得21世纪初的ASIMO吗（图5）？本田的人形机器人让我们离科幻梦想又近了一步。此外，我认为我们不能忘记世界上第一个机器人公民索菲亚。她于2017年获得沙特阿拉伯国籍，创造了机器人领域的里程碑。凭借其先进的液压系统和28个自由度，波士顿动力公司的Atlas展示了卓越的机动性，并展示了机器人在危险环境中提供协助的潜力。

波士顿动力公司的另一个杰出作品是Spot（图6），这是一个四足机器人，具有多功能性和适应性。如今，通过人工智能和机器学习，机器人可以在复杂的环境中导航，做出决策，甚至从经验中学习。

我们制造和使用的不同类型的机器人

机器人不仅仅是工业巨人或未来概念，它们是可以在我们的车间里实现的工具。这里有一个主要类型的机器人的快速纲要。

1.工业机器人：这些是工厂的主力，处理焊接，喷漆和装配等任务。协作机器人或“cobots”与人类一起安全地工作，使制造业更加灵活和安全。这些机器人有各种尺寸和能力，但它们主要属于机器人手臂类别（图7）。想要了解您现在可以买到的机械臂装置的微型版本，请查看KUKA的AGILUS KR 6 R900-2机器人套件。

2.服务机器人：从吸尘到协助外科医生，服务机器人使生活更轻松，更高效。在医疗保健领域，它们甚至帮助医生进行精确的手术。达芬奇机器人手术系统可以被认为是远程操纵机器人手术领域的先驱（图8）。

3.移动的机器人：这些机器人可以移动！想想自主无人机、漫游车和带轮子或腿的机器人，它们可以探索从仓库到火星的各种坚韧环境。这些机器人正在征服土地、水和空气。它们可以在各种模式下操作，例如手动遥控，监护遥控（可以避开障碍物，但将在人类控制下）或纯自主导航模式。

自主移动的机器人（AMR）（图9）可以使用先进的算法（如同步定位和地图绘制（SLAM）或基于地图的导航技术）自行移动。它们可以感知障碍物，使用地图找到最短路径，并绕过障碍物从A点移动到B点，所有这些都无需人工干预。他们甚至可以携带机械臂或其他工具来操纵周围的世界。查看这个自主移动的机器人博客或这个视频以进一步了解。

4.类人机器人：类人机器人是看起来像人类的机器人。他们有更好地操纵周围世界的优势，因为我们人类设计的一切都可以从人类的形式因素访问。像波士顿动力公司的Atlas、本田Asimo和Sophia这样的人形机器人，不仅仅是看起来很酷，它们还在推动移动性和互动性的极限。虽然类人机器人仍在发展，但潜在的应用是巨大的，特别是在教育，教育和自动化家务等领域。

5.社交机器人（图10）：这些机器人旨在与我们在情感层面上互动。他们是老人的伴侣，孩子的导师，甚至是客户服务的助手。令人难以置信的是，他们如何将人工智能与人类行为相结合。一些社交机器人也可能属于类人机器人类别，但不是必需的。

除了这些更广泛的分类之外，还有Swarm机器人，Soft机器人，Exoskeletons和Robotic Prosthetics等其他机器人系统。群机器人是一种微型机器人，它们在大群体中一起工作，模仿蚂蚁或蜜蜂等社会昆虫的行为来完成复杂的任务。软机器人由柔性材料制成，使它们能够在狭小的空间中导航，并与人类安全地互动。外骨骼是一种可穿戴的机器人套装，可以增强人体的力量和移动性，通常用于康复和工业环境。机器人假肢是先进的假肢，可以恢复截肢者的功能，为他们提供更好的生活质量。

机器人如何改变我们的世界？

机器人已经对我们的生活产生了巨大的影响。在制造业，他们简化了流程，使工作场所更安全。在医疗保健方面，他们协助从手术到康复的一切工作。农业是机器人正在加速发展的另一个领域-自动化种植，收获和监测作物等任务，以帮助养活世界。

让我们不要忘记他们在危险环境中扮演的拯救生命的角色。机器人可以处理炸弹，探索深海战壕，甚至管理核材料。

机器人面临的挑战

当然，也不是一帆风顺的。我们仍然面临着一些巨大的挑战：

• 机动性和灵活性：让机器人像人类一样移动或在棘手的地形中导航并不容易。工程师们不断努力提高他们的平衡性，灵活性和控制力。是的，我们仍然面临着挑战，使机器人能够穿越人类可以穿越的所有不同地形，如雪地，水坑，山脉和楼梯。然而，如果我们回顾历史，即使用两只脚走路对机器人来说也是一个挑战。然而，现在我们有了像“Atlas”这样的机器人，它们可以做跑酷（图11）和后空翻。所以，我们正在实现这一目标，我们看到一个可以在所有地形中导航的机器人只是时间问题，这太自主了。

感知和快速决策：机器人需要处理感知数据并做出瞬间决策。自动驾驶汽车就是一个很好的例子，它们需要检测障碍物并准确预测它们的运动。这是一个坚韧的问题，但我们正在取得进展。5G和低延迟网络的进步确实为远程处理开辟了新的可能性，使机器人能够将复杂的计算卸载到更强大的硬件上，而这些硬件本身无法携带。

伦理考虑：随着机器人变得越来越普遍，我们需要考虑更大的图景。我们如何处理工作替代、隐私问题以及人工智能的道德使用？后技术奇点（图12），机器超越人类智能，对于期望什么仍然存在一些模糊性。一方面，人们担心人工智能世界末日，无法控制的超级智能机器可能会给人类带来生存风险。另一方面，人工智能有望成为一个良性的伙伴，帮助解决气候危机等关键问题。未来仍然不确定，在很大程度上取决于我们如何开发和监管这些先进技术。

机器人的下一步是什么？

未来看起来令人兴奋。我们正在走向一个机器人将成为我们一切合作伙伴的世界。从协助工作场所和探索未知的领域，以提供娱乐和陪伴，可能性是无穷无尽的。

• 更智能的AI：机器学习正在解锁新功能。未来的机器人将处理更复杂的任务，甚至创造性地解决问题。想象一下，一个机器人每次和你一起工作都会学习和改进！
• 人机协作：未来的车间将看到机器人和人类并肩工作，发挥各自的优势。协作机器人（协作机器人）将处理重复性或风险性任务，让我们专注于创造性和战略性的东西。
• 太空探索：机器人已经在探索火星，而这仅仅是个开始。有一天，机器人可能会帮助在其他星球上建造建筑物。多酷啊？

via:https://www.digikey.com/en/blog/what-are-robots-tracing-the-evolution-and-future