机器人的发展并不是从现代社会才开始的,创造一种可以从事劳作或服务生活的自动机械,是世界各个文明从古至今的共同夙愿。古巴比伦的计时漏壶、古希腊的自动机、中国的指南车都是古代自动机械装置的精妙之作。及至现代,三次工业革命让机器生产从无到有,从蒸汽驱动到电力驱动,从人工控制到自动控制,使人类社会发生了翻天覆地的变化。今天就让我们回顾历史,看看那些具有象征性的“机器人”吧。
神奇的指南车
指南车是一种由齿轮系统构成的自动指向装置,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。关于指南车,相对比较可信的记载有两个。
三国时期,魏国人马钧在没有资料和模具的情况下,刻苦钻研,反复实践,利用差动齿轮原理制成了指南车;
南北朝时期,南齐太祖萧道成命令大名鼎鼎的祖冲之仿制一台缴获的指南车。祖冲之潜心钻研,在充分吸收前人工艺的基础上,对指南车的构造进行改良,将其内部机件全部改成铜制。萧道成派人去检验这台指南车,发现它运转灵活、指向准确,比之前那辆更加坚固、耐用。
后来,指南车被更为精巧的指南针取代,逐渐退出历史舞台。尽管如此,指南车仍是古代中国乃至世界文明历史上重要的发明之一。
会动的人形玩偶
唐朝是我国古代科技文化发展的繁荣期,出现了很多结构复杂、移动灵活、外观精致的人形自动玩偶。唐朝人张鷟在笔记体小说《朝野佥载》中记载了两个关于人形机器人的故事:洛州县令殷文亮用木头制作了一个女侍从,用来招待客人,让人很受用;一位名叫杨务廉的工匠做了一个能向人乞讨的木头僧人,当僧人手中碗里盛满铜钱时,它就会说声“布施”,引得众人纷纷围观并不断往碗里扔钱。
不仅中国古代,国外科技发展史中也有许多人形自动玩偶的记载。在欧洲文艺复兴时期,意大利著名科学家和艺术家达·芬奇就设计了一款机器人。它以木头、金属和皮革为外壳,以齿轮为驱动装置,可以坐下和站立,头部和胳膊也可以相应转动。后来,一群意大利科学家用了15年时间,根据达·芬奇留下来的草图制作了一款“机器武士”。
澎湃的机器时代
18世纪60年代的第一次工业革命,欧洲各国完成了从工场手工业向机器大工业的过渡,推动生产力巨大发展。例如,机器的普及让纺织业逐渐摆脱人力密集型的生产模式,自动纺织机正是这一时期的产物。1801年,法国丝绸织工兼发明家约瑟夫·雅卡尔发明了一种可以通过穿孔卡片控制的自动织机,极大提高生产效率,在短短10年内,欧洲就有数千台这种自动织机投入使用。
在工业革命开始后的200年时间里,人们不断改善机器的设计理念和制造工艺。尤其是自20世纪中期以来,大规模生产的迫切需求推动了自动化技术发展,进而衍生出3代机器人产品:第一代机器人是遥控操作的机器,工作方式是人通过遥控设备对机器进行指挥,而机器本身并不能独自运动。
第二代机器人通过程序控制,可以自动重复完成某种操作。
第三代机器人被称作智能机器人,是一种利用各种传感器和测量器等来获取环境信息,然后基于智能技术进行识别、理解和推理,并做出规划决策,能够自主实现预定目标的高级机器人。
中国机器人领域不断发展
20世纪60年代,美国和日本走在机器人领域的前沿。在这些发达国家获得巨大成功后,我国逐渐意识到机器人在社会生产生活中所发挥的重要作用。从20世纪70年代后期到1985年,国内先后有大大小小200多家单位自发研究机器人。这个时期虽然没有出现成熟的机器人产品,但为我国机器人技术的后续发展奠定了基础。
近年来,我国机器人技术在自动化生产线、工程机械、医疗、工业等方向有着快速增长。2016年至2020年,我国工业机器人产量从7.2万套快速增长到21.2万套,年均增长31%。随着医疗、养老、教育等行业智能化需求的持续释放,我国的服务机器人、特种机器人市场也面临井喷行情。2020年,全国规模以上服务机器人、特种机器人制造企业的营业收入为529亿元,同比增长41%。可以说,我国机器人行业和市场迎来了蓬勃发展的春天。