机械人的历史与现状
在我们现在的文明社会中，差不多人人都熟悉“机械人”这个词。第一个出现的人造人是泰勒斯①，这是白垩纪远古时期希腊神话中的 — 位青铜巨人。自古以来，机械人就一直是人们想象中的东西。没料到就在不久以前，“机械人”这个词第一次被人用到。这是捷克斯洛伐克剧作家卡雷尔 · 查培克于1920年创作的剧本，名字叫《罗莎姆万能机械人公司》。“机械人”（Robot）是个新词，它是从Robota（捷克文，意思是服役或农奴）这个词衍生出来的。所以，机械人是一种人造人，它能代替人干活并为人服务。在这一段时间里，从公元前100年的赫伦②制作第一部自动机开始，各种自动体不断问世。在所有这些现存的自动机中，有三台最负盛名，在瑞士纳沙特尔湖畔的历史博物馆中，它们仍使人们惊叹不已。这些自动装置是于十八世纪中叶制作的，它们能演奏风琴、写出完整的句子和画画，宛如活人一般。
虽然上面所说的那种自动机是玩具机械人，但是目前各种类型的机械人业已问世，并开始付诸实用。在工业设备中，机器已用来作为生产的工具。为了与社会环境条件的多方面需要相适应，机械人已正在变成一种适于在对人类不利的环境条件下工作的机器。在高空、水下高温或低温的危险环境中工作，还有极其单调的工作，这些对于人来说都是难以胜任的。在这些环境中，正在用机械人来代替人工作。
目前正在研制的机械人，大致可分为三类：遥控型，自动型和自持型（自治型）。这三种类型与下面三类运动控制系统（人的运动控制系统一般是这样划分的）密切相关：
a）脑神经中枢——脊椎系统
b）肢体系统
c）外部感触系统
对于一个机械人来说，按控制系统的类型来分，只具有b类系统的称为遥控型机械人；同时具有a和b类系统的称为自动型机械人；除了具有a和b类系统外，还有一部分c类控制作用的则是自持型（自治型）机械人。这种类型的机械人不能光有c类控制作用。
遥控型是这样的系统：在离得很远的地方，对只具有人的手、腿功能的机器进行控制人们也称之为远动系统。这类系统午二十世纪四十年代开始研究，目的是要研制一种用于核反应堆的机械手。近来，美国国家航空与航天管理局正在研制安装于空间渡船上的机械手，以便为航天事业提供技术手段，这与空间技术的发展是分不开的。美国国家航空与航天管理局，也正计划将机械手和电视摄像管安装在像“伦沃克震德”那样的行星车上，并在联络飞船上对这一系统进行控制，这类技术可用于水下以及像扑灭火灾、搬运危险的爆炸物品之类的危险工作中。更有甚者，在医疗方面也可用遥控型机械人来完成诊断开药方护理、手术等等五花八门的工作。
工业机械人是一种自动装置，许多工业部门都已将它付诸实用。尤尼梅特③和沃莎特兰是有代表性的例子，它们都是在二十世纪六十年代前五年中研制出来的。它们属于这种类型：输入规定的程序后，就按照指令对程序进行记忆和重现。这类机械人是一种过渡类型的机械人，由此而发展为自持型机械人。自持型机械人了解自己本身的情况和周围的环境，并独立自主地按指令办事。这才是真正应该称为机械人的。直到二十世纪六十年代后五年，这类机械人的研究工作才开始获得成果。即使我们闭上眼睛，也能了解自己手和腿的情况。这是因为来自皮肤、关节、筋肉和肌腱的感觉反馈到感觉神经中枢的缘故。此外，我们通过眼和耳就能了解外部情况。
由于这个原因，自持型机械人需要有与这些功能相似的传感装置。“瓦博特”（早稻田大学研制的实验机械人）具有形式像人的手和腿、电视摄像管做成的眼睛、人造耳与嘴，还有将触觉与关节感糅合在—块的感觉器官，它具有二、三岁儿童的，智力。例如：如果有人用日语向它下达命令，让它在屋子里拿一件东西，它就环顾四周，发现这件东西后，就用日语答应你，用两条腿走过去，用手将那件东西拿起来，并带给下命令的那个人。这种机械人可以说是集现代技术精华之大成，是当今所有最像人的机械人之一。当一部机器自己作决定，自己行动时，我们就可以说这部机器终于有了“智能”。有时，这类机械人也称为智能机械人。
机械人在日本的历史与现状
机械人的研究工作，在日本是怎么发展起来的呢？有关机械人的专题会议（可能是世界上第一次这种性质的会议）于1967年11月在东京举行。首次会议的议题是：“按现在的技术条件来说，什么是机械人？”和“机械人能为社会（它需要节省劳动力）干些啥？”
第二次专题会议于1968年11月举行，以新近创造出来的机械人学方面的词汇作为议题。机械人学不仅仅是机械人工程，而且也是一门科学，它旨在向人类社会和自然界提供最合适的机械人，使之付诸实用。在此期间，于1967年11月宣布沃莎特兰（一种工业用的机械人）研制成功。这几件事在日本激起了研究机械人的热潮。
1968年12月，仪表与控制工程学会出版了有关机械人的特刊，总结了机械人技术的研究工作。
作为包括机械人制造厂商和工业用户的联合学会日本工业机械人学会（该学会于1971年3月成立）出版了会刊《机械人》（季刊），第一期是1971年9月发行的。眼下，日本工业机械人学会会员已达49个，学会外围还有50个与之有联系的公司。日本工业机械人学会内部的公司，主要是自动型机械人制造厂。这些情况表明：目前，日本迫切需要进行机械人方面的研究。
1974年11月和1977年10月，国际工业机械人会议在东京举行，每次盛会的议题都是：“人的寿命与机械人”。讨论集中于：机械人只能用来为人类的幸福与进步服务，反对不顾人的需要，片面追求“效率第一”的倾向。
技术发展趋势
1. 手部机构功能多样化：
作为一部具有手和脑袋的智能机器，为了使之发展为更加高级的机器，关键在于改进它的智能。手的功能与智能是密切相关的。这一点只要对照一下人类手的功能就不难明白了。
一个机械人的手有双重功能，即：作为工具或者作为手，这要看它的用途而定。然而，在大多数场合下，机械人的手是作为工具用的。人们一般只给机械手设计单一工作机能，使它替人代劳，在这些情况下，工作任务是由手直接来完成，正像人使用工具的情况一样。
在大多数情况下，工业机械人的手是“钳”型的，它由两只分开的手指（爪子）或两片舌状夹持器组成。人们造出了许多形状、机能和类型各不相同的手，它们的型式或多或少地取决于传动系统，一般只能作单自由度运动。形似人的手掌的真空吸盘，是手的另一种可能采用的形式。因此，人们预备了许多“手”，它们因用途和所干活计的种类而异。有人也作过某些尝试，想使工业机械人的手指带上关节，但是，尚未成功地制作出具有大部分人的关节内在功能的机械人关节。
一种新的趋势是：将机械人的手部设计成装卸工具的手而不是工具本身。这时，各式各样的工具均成了附件，而将手部零件设计得能方便地装上和卸下这些工具。这是一种设计得只具有可靠地握持工具这一功能的手部。这种手部与前面所说的那些手的区别如下：前者在手腕处更换工具，而后者在手指部更换指头。在后二种情况下，手指头所握持的工具一般是不能活动的。
2. 采用并行处理方式的复合控制技术：
多路存取计算机系统可用来降低性能/费用比，多亏大规模集成技术的进展，微处理机才付诸实用，随着多级计算机系统的应用，性能/费用比已显著下降。机械人的自治程度愈高，对计算机的依赖性就愈强。
如果我们试图用系统的动态特性；（建立在反馈信息的基础上，反馈信息来自视觉、皮肤和内部传感装置）而不是用通常所用的静态特性来进行控制的话，一种行之有效的方法是：将许多计算机联合起来，把它们的功能归归类，再按各种不同方式将组件重新加以组合。并行处理法和感觉交互作用的研究同时取得进展，这当然就提高了机械人的智力、增加了上述手部功能结构的高级程度。
这一点与人的手和大脑间不可分割的智力关系极为相似。
3. 大规模工程的研究：
西德和日本正在进行大规模的研究，它是作为国家的工程项目，由于提高生产率所需的时间长，就要由政府下达预算。
在日本，无人管理机械厂样版模型的综合研究，在通产省指导下自1973年开始历时三年。这一研究的目的是促进各种小批量制造系统机械工业的发展。以这一研究为基础，于1976年设计了一座多用自动机组合生产中心。这是组成无人工厂核心的子系统，它的目的是通过使用机械人和自动机而在生产中采用批量生产法，这种生产方式具有高级编制程序、灵活可靠的生产系统。
准备工作已由从1977年起算的七年计划在开始进行，总预算为15万亿日元。如此规模庞大的工程，其目的一般来说，是要在现有环境条件下找到解决包括数量有限的资源和能源以及经济增长率低等问题的办法。
4. 行走式机械的研制：
动物靠有关节的腿走动，带有关节式肢体、能移动的机器称为行走式机械。行走式机械（有腿的运载工具）是十多年前开始研制的，它与下列问题有关：
1）研制到其它行星上去使用的运载车。
2）由于军事上的需要，要求人们造出离开公路也能行驶的车辆。
3）改进假腿和安装在下肢有缺陷的人腿上的装接物。
4）机械人用的行走机械。
5）生物工程效应。
对于1）和2）这两条，集中解决对荒野与山地的适应能力，这是行走式机械的特点。在空间技术发展初期，人们就假定：在月球表面将不能用带轮子的车辆去进行探索。从而就研制出了八种或六种类型的行走式机械。
第3）条旨在使有缺陷的人身体得以修复，这些人因偶然的交通事故、意外的工伤事故以及在第二次世界大战和其后的有限战争中负伤等而失去了某些肢体。不管是截了腿的人还是因脊椎损伤而造成缺陷的人都希望重新获得两条行动自如的腿，其外形和功能与天生的两条腿一样。近来，集中全力在研制叉腿与装接器。机械应能移动。有了移动功能，它就能随便到什么地方去，也就机动灵活了，这是机械人的特点。努力的方向已转到发展有关节的而不是带轮子的装置，那就是说：像人样走动的装置。
第5）条，生物工程探索，是利用工程技术来精巧地模仿生物的机能。它试图从工程角度出发对生物进行分析。在这一领域里，大家的注意力正集中在所谓“综合分析法”上。
不管怎么样，从原则上讲，可以说行走式机械的特点在于：能在茫茫荒野、深沟巨壑以及沼地泥潭之中行动自如，我们知道，人们正在孜孜不倦地研制有八条腿、六条腿、四条腿和二条腿的行走式机械。
机械人学的未来
一般说来，经过与人工劳动进行比较后才在生产单位采用工业机械人。人们认为它们是节省劳力的机器。
随着近来社会环境条件迅速的改变和由此而在工业及贮量有限的能源问题上引起的变化，单纯从经济观点出发来考虑机械人与人的关系已行不通了。也就是应当指出：时代正在变化，从过去只把机械人当作节省劳力的机器变为现在必须把机械人当作是能适于在异常环境（人不得不在其中工作）中工作的机器。在这样一种新的有价值的意义下，让我们考虑一下工业机械人所面临的问题。当我们打算让机械人在机械工业中搬运材料、装配机件、监视生产和控制质量（这些工业生产的整个过程目前是由人来监视、操作和控制的）时，会遇到哪些技术问题呢？装配时，要能将某些需要装配的物件与其它一些物件区别开来。因此，自然而然地要利用人造眼或触感器官使机械人具有智力，下一步就得把物件抓起来，并把它们放入所需的部位、压紧并加固，这样就完成了装配任务，既然只有识别出各种不同物体的大小与形状才能完成装配任务，当然就需要有高级的智能。在日本，日立中央研究所制作的装配机械人是一个典型的例子。世界各国的机械人工业，正以装配机械人为核心而竞争着。
简单地说，主要问题之一是研究和发展人工智能。在人工智能的研究与发展方面仍有许多问题：这一点下面会提到。
另一方面，从实用的角度来看，目前一定要研制各式各样的遥控型机械人，只要有一个健全的人脑，就能准确地指挥这类机械工作 · 在研制的最初阶段，主要的应用方式是遥控“手”（人们很需要这种手）。
遥控型机械人同样地适用于医疗工作领域。这类机械人将用来充当护士和助手。在这一方面，要特别当心那些神经或身体有严重缺陷的人。这时，如果没有别人的帮助，病人什么也干不了。据译，目前医务工作人员（包括医生和护士）与病人的数量之比高了。然而，护士却不得不搀扶着病人的胳膊让他们去洗个澡，还要不厌其烦地帮助他们走进洗澡间，由于这一原因，雇人来干这种活是困难的，而且这样的帮手们脊椎往往受到损害，为了兼顾护士与病人两方面的利益，在这些情况下就希望研制和采用护理机械人或助理机械人。不能忘记：医用机械人要护理的对象是活生生的人，这一点与其它类型的机械人截然不同。机械与人之间的接触就是操作者与机械人之间的接触，这对所有的机械人都适用。对于医用机械人来说，在机械人与病人之间也有接触。作为医生的助手，只有解决了这些接触中存在的问题，医用机械人的工作才能说是安全、准确的。机械与人之间的接触问题，是一个尚未解决的课题。这是今后我们必须加以研究解决的一个难度极大的技术问题。
根据这一观点，我们相信：研究和发展一种用来检查乳癌的自动摸测机（在我们的实验室里把它作为一种新的应用而在着手研制），在医用机械人研制方面是史无前例的，有开创性作用。自动乳癌摸测机是要自动完成摸测检查的全部工作，而这些工作目前是由医生接触病人的身体来进行的。它好像就是一只具有高度灵敏的皮肤触觉的人造手。简单地说说工作原理：机器根据压力的大小，检测出反作用力，并由计算机进行处理。要用这一方法，就要将五个要素——受压部的位置、大小、软硬程度、边界是否分明和移动是否明显——检测出来，加以分析并进行调节。
由于有这样一些要求，预计自动型机械人（目前这是主要类型）将向两极分化，一是向遥控型机械人发展，二是向自治型机械人（它将成为今后的主要课题）发展。无论如何，由于计算机朝着超小型化发展，机械人自然也就随之而朝着具有比较高级的智能这一方向发展。因此，机械人的研究在控制论系统工程方面所起的作用也越来越大。
卓别林主演的《摩登时代》，在描写机械人时尽管夸张得太过火了，但只要你回忆一下这部影片，就能懂得什么是机械人，而一般的人造机械系统却没给人们留下任何印象。即使在普通的人与人之间的关系上，如果其他人始终保持沉默，我们也会感到不舒服，会因自己臆想出来的缘由而发起火来。在这种情况下，机器与人之间的关系也相类似。为了使机器与人之间的关系融洽、和谐，必须制作一种机械人，它装有机器与人之间的双信道讯系统。只要想想：机械人是一种使人在各种情况下都能适应特殊环境的机器，因此，现在的机械人毫无疑问地都应配备上令人满意的通讯工具。那么，我们应如何研制这种必不可少的通讯工具呢？这正是现在要求我们这些正在从事机械人研究工作的人加以解决的问题。
有一本书叫做《未米的夏娃》，是菲利厄斯 · 德 · 伊尔斯尔 · 亚当写的。不消说，这个名字指的是一个机械人。这个名字表达了一个强烈的愿望：未来的夏娃④将会成为人类理想的伴侣。
[The Industrial Robot，1979年6卷1期]
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① 希腊神话：泰勒斯是神王宙斯送给他儿子米罗斯（Minos）——克里特国王——的一个青铜巨人，充当米罗斯的看门人——译注。
② 古希腊数学家和发明家，也称为亚历山大的赫伦——译注。
③ 美国尤尼梅申公司于1959年研制的世界上第一个工业机械人——译注。
④ 夏娃是世界上第一个女人，《圣经》中亚当的妻子——译注。