随着科技的进步，智能手机、智能电脑以及各种智能的传感设备、处理设备等发展，整个社会变得越来越智能，也为智能机器人的发展提供了各种技术基础和手段，机器人在人类的生产生活中扮演的角色越来越重要。未来的机器人必定会向着更加专业化、智能化的方向发展。
一、机器人简介
机器人（Robot）是一种智能自动执行工作的机械装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编码的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领进行行动。任务是协助甚至取代大量人类的机械性重复性工作，例如生产业、建筑业，或者危险系数大的工作。
Robot一词最早出现在年捷克戏剧家卡雷尔-恰佩克的科幻剧本《罗素姆的万能机器人》中，捷克语中，Robota是“苦力”的意思，而中文翻译则是“机器人”的意思。机器人这个词看上去像人的机器，其实在机器人的世界里，它们可以大若巨人，亦可小如细胞、昆虫及任何生物。
年，在美国纽约的世博会上展出了西屋电气公司制造的机器人Elekuo，它由电缆控制并可以行走，会说77个字，会抽烟。
年，美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”，即①不允许它眼看人类受害而袖手旁观，更不能危害人类；②机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类；③机器人可以保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它做出牺牲。
年，在达特茅斯会议上，马文明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“可以创建周围环境的抽象模型”，这个定义对以后30年智能机器人的研究方向都产生了影响。
年，美国人乔治-德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并申请了专利。
年，德沃尔与美国发明家约瑟夫-英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。
年，美国AMF公司生产出VERSTRAN，与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到了世界各国，掀起了全世界对机器人研究的热潮。
年，约翰-霍普金斯大学应用物理实验室成功研制出可以通过声呐系统、光电管等装置定位并可根据环境校正自己的位置的Beast机器人。
20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室，开始系统化地研究机器人。
年，美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。Shakey是世界第一台智能机器人，由此拉开了第三代机器人研发的序幕。
年，日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父气
年，世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T3。
年，美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今工作在工厂的第一线。
年，英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人主要为医助机器人，医院里帮助病人送饭、送药、送邮件。
年，中国学者周海中教授在《论机器人》一文中预言：到21世纪中叶，纳米机器人将会彻底改变人类的劳动和生活方式。
年，丹麦乐高公司推出机器人Mind-storms套件，成功地使机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，机器人因此开始走入个人世界。
年，日本索尼公司的爱宝（AIBO）犬型机器人一经推出，当即销售一空，从此娱乐机器人成为机器人迈进普通家庭的途径之一。
年，对机器人领域来说关键时间点。能够经过预编程对用户查询给出反馈的聊天机器人SmarterChild出现在老牌即时通信AIM上，这是Siri等语音搜索工具的早期版本。
年后，语音搜索促成了AI助理的产生，机器人消费也大幅增长。
二、机器人技术
1.机器人基本结构
图1标识了机器人的结构。它是由输入设备、控制器、输出设备三个部分组成。从这个角度来说，机器人是一种高度集成了各种设备的机器。
图1机器人的基本结构
图2所示是特斯拉机器人组装工厂的一角，是目前最先进的工业机器人。
图2特斯拉组装机器人
他们能够协同工作，共同来组装完成一辆汽车。它与我们想象中的机器人最大的不同之处在于它会协同工作。
2.机器人系统架构
机器人的工作模式是see-think-act，所以自然而然地就形成了“传感一计划一行动”（SPA）结构，如图3所示。
图3“传感一计划一行动"（SPA）结构
从感知进行映射，经过一个内在的世界模型的构造，再由此模型规划一系列的行动，最终在真实的环境中执行这些规划。与之对应的软件结构称为经典模型，也称为层次模型、功能模型、工程模型或三层模型，这是一种由上至下执行的可预测的软件结构。
SPA机器人系统最典型的结构是建立三个抽象层，分别称为行驶层（Pilot）（最低层）、导航层（Navigator）（中间层）、规划层（Planner）（最高层）。传感器获取的数据经过下面两层的预处理后达到最高“智能”层作实施决策，实际的行驶（如导航和行驶功能）由下面各层执行，最低层再次成为与小车的接口，将驾驶指令发送给机器人的执行器。
3.机器人系统
把各种传感器、控制模块、执行构件等多个设备组合在一起，构建一个机器人系统，面临很多复杂的问题，这样机器人专用的中间件就会起到很大作用；研究开发机器人需要高度整合各种各样设备，如果完全从零开始开发，那么在技术上、时间上、金钱上都需要投入巨大的成本。把机器人需要的各类软件要素总结在一起，专门开发用于机器人的中间件，再开发机器人的效率就大为提升，人们就能够实现高速开发、提升可维护性，可以与外部系统更灵活联动。
1）高效利用网络环境
机器人接收到信息和命令后，组合指令来执行系列任务。这样常需要机器人连网随时获取指令和利用外部资源，特别是存在云端服务器上的资源。
2）机器人专用中间件
开发者在实际研究开发构建机器人时，面临的最大困难是怎样把多个构成要素组合为一个整体系统。机器人专用中间件可以很好地帮助解决问题，机器人专用中间件有RT和ROS两种。RT有开源版本的OpenHRP3；ROS（RobotOperatingSystem）是一个在欧美地区广泛应用的机器人开发开源平台。
3）连接到云端的机器人
物联网把设备连接到互联网，当云计算和机器人技术结合后，就成了云机器人。以前生产线上的设备靠PLC控制器编程，在小范围进行设备控制。现在由于物联网技术的快速发展，创造了物联网机器人。
4.机器人相关技术
机器人技术通常可以分为三个部分：感知、认知和行为控制。感知基于视觉、听觉及各种传感器的信息处理；认知部分负责更高级的语义处理，如推理、规划、记忆、学习等；行为控制部分则是专门对机器人的行为进行控制。
5.机器人新技术
1）“软体的机器人”——柔性机器人技术
柔性机器人技术是指将柔性材料用于机器人的研发、设计和制造上，控制方式采用记忆合金、气体驱动等。因为柔性材料能够可控地改变自身的形状，所以在管道故障检查、医疗诊断、侦查探测领域应用广泛。目前应用比较成功的方向：机器人的抓取，在对软性的、易碎的物品抓取方面，软体机器人要优于传统的刚性机器人；医疗康复，辅助穿戴式柔性设备目前也取得了成功。
2）“机器人可变形”——液态金属控制技术
液体金属即液态金属，主要应用于消费电子领域，这种金属具有熔融后塑形能力强、高硬度、抗腐蚀、高耐磨等特点。
《终结者》中的液态金属机器人T的身体是由可还原记忆的液态金属构成，T的每一滴液态金属都是它的CPU，这些CPU拥有独立的思维，既可以分散独立工作，也能自我组合，相互协作。
在年发现电控可变形液态金属后，清华医学院和中科院理化技术研究所合作在年3月研制出完全摆脱外部电力，可以自主运动的液态金属机器。这一成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了基础。
3）“生物信号控制的机器人”——生肌电控制技术
生肌电控制技术是指利用人类肌电信号来控制机器臂的技术，这种技术可以增强人机交互的自然性和主动性，主要应用在远程控制、医疗康复等领域。肌电控制技术是一种生物电控制的典型“人一机系统”，目前比较成熟的应用是肌电控制假肢，与其他方式控制的假肢比起来有很多的优越性。
4）“机器人也可以有皮肤”——敏感触觉技术
触觉技术采用基于电学、微粒子触觉技术等原理等新型触觉传感器，目前还在研究开发光子皮肤，使机器人拥有类似人类皮肤的敏感触觉，从而让机器人对物体的外形、质地和硬度更加敏感，最终胜任医疗、勘探等一系列复杂工作。
5）机器人会话：智能语音交互技术
语音交互技术是指将语音识别、深度语义理解等技术深度融合起来，使机器更加智能，让人与机器的交互如同人与人的交互一样。
这样的交互方式让机器人就好像是你的一个朋友，而不是一台机器人，它能让人产生自然的交互体验。
6）“机器人可以有‘心理活动’"——情感识别技术
情感识别技术是指通过综合人类面部表情、语音特征以及肢体语言等多状态特征，并通过感知技术综合判断，实现对人类情感甚至是心理活动的有效识别，使机器人获得类人类的观察、理解、反应能力。这个技术可应用于助残康复、刑侦鉴别、灾害救援和娱乐体验等领域。
7）“用意念操控机器”——脑机接口技术
脑机接口（BrainMachineInterface）技术通过对神经系统的电活动和特征信号的收集、识别及转化，使人脑发出的指令直接传递给指定的机器终端，这种技术在人与机器人的交流沟通中有重大意义。
脑一机接口是神经工程领域领先发展、重点研发的前沿技术。通过解码大脑活动信号获取思维信息，实现人脑与外界的直接交流。从定义上说，脑机接口就是研究如何用神经信号与外部机械直接交互的技术，脑机接口分为植入式和非植入式两大类，植入式电极比非植入式精确度高，还可以编码更复杂的命令（如3D运动）。非植入式更安全，接受程度更高。
8）“机器人为你带路”——自动驾驶技术
通过深度学习、机器学习、人机交互等多种技术的融合发展，已经可以实现汽车、飞机、船舶等交通工具的自动驾驶。应用自动驾驶技术可以解放人类的双手，使人类的生活更加便利。
自动驾驶的最终形态是无人驾驶，也在不断朝着那个方向努力。高级辅助驾驶已经在很多品牌上实现了，正向真正的无人驾驶迈进。
9）“机器人之间可互联”——机器人云服务技术
机器人云服务技术是让机器人本身作为一个执行终端，可以将数据传到云端进行存储与计算，能实现即时响应需求的功能，可以有效实现数据的互通和知识共享，从而为用户提供无限扩展、按需使用的机器人服务方式。
三、机器人与物联网的结合
随着技术的不断创新以及产业的发展，机器人规模化量产将得以实现，未来机器人入驻每一户家庭将成为现实，并且智能机器人将成为主流。机器人平台也开始悄悄兴起，机器人厂商以智能平台接入第三方应用，开始创建机器人生态圈。
随着各种APP应用的开发、进化、成熟，智能机器人开始不断被赋予更多功能，既能够完成简单家政服务、初步的身体监测、康复护理，又可以进行聊天娱乐，还能控制家电、提醒工作安排、叫车付费等，不久的将来科幻作品中的管家机器人将会变为现实。
未来机器人将会接手人类的大部分甚至全部工作，人类的工作就会面临巨大的挑战，但机器人也会带来新的职业机遇。
机器人离我们的生活已经越来越近，给人类带来了越来越多的便利，未来机器人与物联网逐步结合并深度融合，通过物联网获取参数，为人类、机器人决策做出参考，同时协助机器人完成一些指令，最终物联网与机器人深度融合，机器人通过物联网扩展自己的能力，物联网变成机器人远程触角，物联网与机器人深度融合，实现科技更好地服务于人类。
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