&教学评估督导室
中国智能机器人白皮书
中国智能机器人白皮书
中国人工智能学会
二○一五年十一月
《中国人工智能系列白皮书》编委会
主　　任：李德毅　
执行主任：王国胤
副 主 任：杨放春　谭铁牛　黄河燕　焦李成　马少平　刘　宏
　　　　　蒋昌俊　任福继　杨　强
委　　员：陈　杰　董振江　杜军平　桂卫华　韩力群　何　清
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　　　　　王万森　王卫宁　王小捷　王亚杰　王志良　吴朝晖
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《中国智能机器人白皮书》编写组
刘 宏吴平平孙倩茹胡 靓张学武李哲媛孙 淼岳梦荻萧 伟赵文勇刘梦源王 灿康日升唐浩陶树宁 张加佳 王 芷庞程陈玲孙小虎 钟铖铖陈月朝
古今中外的机器人传说与幻想
机器人形象和机器人一词，最早出现在科幻和文学作品中。1920年，一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本，剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人作为人类生产的工业品推向市场，让它充当劳动力代替人类劳动的故事。作者根据小说中Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik(波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”这个词。
机器人问世已有几十年，但对机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想像和创造空间。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象；另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人：
1．具有脑、手、脚等三要素的个体；
2．具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；
3．具有平衡觉和固有觉的传感器。该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”
目前关于对机器人行为的描述中，以科幻小说家以撒&艾西莫夫在小说《我，机器人》中所订立的“机器人三定律”最为著名。 艾西莫夫为机器人提出的三条“定律”（law），程序上规定所有机器人必须遵守：
1.机器人不得伤害人类，且确保人类不受伤害；
2.在不违背第一法则的前提下，机器人必须服从人类的命令；
3.在不违背第一及第二法则的前提下，机器人必须保护自己。
“机器人三定律”的目的是为了保护人类不受伤害，但艾西莫夫在小说中也探讨了在不违反三定律的前提下伤害人类的可能性，甚至在小说中不断地挑战这三定律，在看起来完美的定律中找到许多漏洞。在现实中，“三定律”成为机械伦理学的基础，目前的机械制造业都遵循这三条定律。
现在，让我们来具体看看机器人的发展历史。工业机器人的最早研究可追溯到第二次大战后不久。在40年代后期，橡树岭和阿尔贡国家实验室就已开始实施计划，研制遥控式机械手，用于搬运放射性材料。这些系统是“主从”型的，用语准确地“模仿”操作员手和臂的动作。主机械手由使用者进行导引做一连串动作，而从机械手尽可能准确地模仿主机械手的动作，后来用机械耦合主从机械手的动作加入力的反馈，使操作员能够感觉到从机械手及其环境之间产生的力。50年代中期，机械手中的机械耦合被液压装置所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人和通用制造厂的“怪物”I型机器人。1954年G.C.Devol提出了“通用重复操作机器人”的方案，并在1961年获得了专利。
1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation（Univeral Automation）公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人，手臂的控制由一台计算机完成。它采用了分离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能够记忆完成180个工作步骤。与此同时，另一家美国公司——AMF公司也开始研制工业机器人，即Versatran（Versatile Transfer）机器人。它主要用于机器之间的物料运输、采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。可以说，60年代和70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。主要成就如下表。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，他是全电动驱动、关节式结构、多CPU二级微机控制、采用VAL专用语言，可配置视觉、触觉的力觉感受器的，技术较为先进的机器人。同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平面关节的SCARA型机器人。整个70年代，出现了更多的机器人商品，并在工业生产中逐步推广应用。随着计算机科学技术、控制技术和人工智能的发展，机器人的研究开发，无论就水平和规模而言都得到迅速发展。据国外统计，到1980年全世界约有2万余台机器人在工业中应用。
我国在机器人研究方面相对西方国家和日本来说起步较晚。但我们所取得的成就仍是不容轻视的。我国是从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划，1987年，我国的“863”高技术计划将机器人方面的研究开发列入其中。目前我国从事机器人研究和应用开发的主要是高校及有关科研院所等。最初我国在机器人技术方面研究的主要目的是跟踪国际先进的机器人技术。随后，我国在机器人技术及应用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：哈尔滨工业大学研制的两足步行机器人，北京自动化研究所1993年研制的喷涂机器人，1995年完成的高压水切割机器人，沈阳自动化研究所研制完成的有缆深潜300m机器人、无缆深潜机器人、遥控移动作业机器人。
我国在仿人形机器人方面，也取得很大的进展。例如，中国国防科学技术大学经过10年的努力，于2000年成功地研制出我国第一个仿人形机器人——“先行者”，其身高140厘米，重20公斤。它有与人类似的躯体、头部、眼睛、双臂和双足，可以步行，也有一定的语言功能。它每秒走一步到两步，但步行质量较高：既可在平地上稳步向前，还可自如地转弯、上坡；既可以在已知的环境中步行，还可以在小偏差、不确定的环境中行走。
可以说机器人技术的发展速度还是比较快的。原来只能在科幻小说和电影中看到的机器人现在可以说已经离我们越来越近了。那么在未来，机器人的发展趋势到底会是怎样的呢？
智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。
对于未来意识化智能机器人很可能的几大发展趋势，这里概括性地分析如下：
语言交流功能越来越完美：智能机器人，既然已经被赋予“人”的特殊称义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化，是一个必然性趋势，在人类的完美设计程序下，它们能轻松地掌握多个国家的语言，远高于人类的学习能力。另外，机器人还能进行自我的语言词汇重组能力，就是当人类与之交流时，若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时，可以自动地用相关的或相近意思词组，按句子的结构重组成一句新句子来回答，这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力，是一种意识化的表现。&
2.各种动作的完美化：机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的，我们知道人类能做的动作是极至多样化的，招手、握手、走、跑、跳、等各种手势，都是人类的惯用动作。不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作，不过相对是有点僵化的感觉，或者动作是比较缓慢的。未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉，使其动作更像人类，模仿人的所有动作，甚至做得更有形将成为可能。还有可能做出一些普通人很难做出的动作，如平地翻跟斗，倒立等。
3.外形越来越酷似人类：科学家们研制越来越高级的智能机器人，是主要以人类自身形体为参照对象的。自然先需有一个很仿真的人型外表是首要前提，在这一方面日本应该是相对领先的，国内也是非常优秀的。当几近完美的人造皮肤，人造头发，人造五管等恰到好处地遮盖于金属内在的机器人身上时，站在那里还配以人类的完美化正统手势。这样从远处乍一看，你还真的会误以为是一个大活人。当走近时，细看才发现原来只是个机器人，对于未来机器人，仿真程度很有可能达到即使你近在咫尺细看它的外在，你也只会把它当成人类，很难分辩是机器人，这种状况就如美国科幻大片《终结者》中的机器人物造型具有极至完美的人类外表。
4.逻辑分析能力越来越强：对于智能机器人为了完美化模仿人类，未来科学家会不断地赋予它许多逻辑分析程序功能，这也相当于是智能的表现。如自行重组相应词汇成新的句子是逻辑能力的完美表现形式，还有若自身能量不足，可以自行充电，而不需要主人帮助，那是一种意识表现。总之逻辑分析有助人机器人自身完成许多工作，在不需要人类帮助的同时，还可以尽量地帮助人类完成一些任务，甚至是比较复杂化的任务。在一定层面上讲，机器人有较强的逻辑分析能力，是利大于弊的。
5.具备越来越多样化功能：人类制造机器人的目的是为人类所服务的，所以就会尽可能地把它变成多功能化，比如在家庭中，可以成为机器人保姆。会你扫地、吸尘、还可以做你的谈天朋友，还可以为你看护小孩。到外面时，机器人可以帮你搬一些重物，或提一些东西，甚至还能当你的私人保嫖。另外，未来高级智能机器人还会具备多样化的变形功能，比方从人形状态，变成一辆豪华的汽车也是有可能的，这似乎是真正意义上的变形金刚了，它载着你到处驶驰于你想去的任何地方，这种比较理想的设想，在未来都是有可能实现的。
机器人的产生是社会科学技术发展的必然阶段，是社会经济发展到一定程度的产物，在经历了从初级到现在的成长过程后，随着科学技术的进一步发展及各种技术进一步的相互融合，我们相信机器人技术的前景将更加光明。
近年来，机器人题材的电影愈发火爆，《钢铁侠》，《变形金刚》和《我的机器人女友》等等非常受欢迎。那么问题摆在眼前，钢筋铁骨的钢铁侠是如何奔跑和飞翔的，铁骨铮铮的机器人女汉子是如何露出那天使般的笑容的，机器人可以实现运动和思考的机理是什么，机器人是如何听、说、读、写的。
要真正读懂机器人，首先需要了解机器人学的学科分类。机器人学科内主要包括机械工程、自动控制和人工智能三个领域。其中机械工程是机器人学的基础。根据机器人的作用和目标，设计并制造出合理的机械结构，构造出机器人的“骨骼和肌肉”。
机械和控制两个领域主要通过设计机器人的机械结构和机构中各个关节的控制方法，解决机器人本体运动的问题。机器人的本体部件主要包括：机械臂、末端执行器、驱动器、传感器、控制器。
机械臂是机器人的主体部分，由连杆、活动关节和其他结构部件组成。如果没有其他部件，仅机械臂本身并不能被称作机器人。常见的仿人机器人一般是由头部、躯干、两手、双足等构成的多连杆机构，它的运动学和力学的数学处理方法与工业机械手有许多共同之处，包括正运动学、逆运动学、动力学等问题。但是，机器人还有一些更复杂的要求，如仿人机器人在执行推桌子、跳舞、爬楼梯等任务时，非常注重身体的平衡。
末端执行器就是连接在机械手最后一个关节上的部件，它相当于机器人的“手指”，一般用来抓取物体，与其他机构连接并执行需要的任务。一般来说，机器人手部都备有能连接专用末端执行器的接口，这些末端执行器是为某种用途专门设计的。通常来说，末端执行器的动作是由机器人控制器直接控制，或者将机器人控制器的信号传至末端执行器自身的控制装置。
驱动器就是机械手的“肌肉”，如果把连杆以及关节想象为机器人的骨骼，那么驱动器就起肌肉的作用，它通过移动或者转动连杆来改变机器人的构型。驱动器必须有足够的功率对连杆进行加减速并带动负载，同时，驱动器自身必须轻便、经济、准确、可靠。机器人的驱动通常有电动、液压和气动三种方式。由于电动方式具有控制方便、精度高、结构紧凑等优点，目前大多数中小型机器人采用的都是电动方式，包括交流伺服电机、步进电机、舵机等；液压方式具有出力大的优点，通常大型工业机器人多采用液压方式驱动；部分末端执行器和气动肌肉等采用气动形式。
传感器是用来收集机器人内部状态的信息或用来与外部环境进行通信的部件，类似于人的各个感知器官。像人一样，机器人控制器需要知道每个连杆的位置才能知道机器人的总体构型。人即使在完全黑暗中也会知道胳膊和腿在哪里，这是因为肌腱内的中枢神经系统中的神经传感器将信息反馈给了人的大脑。大脑利用这些信息来测定肌肉伸缩程度，进而确定胳膊和腿的当前状态。机器人同样也如此。机器人常常配有许多外部传感器，例如视觉系统、触觉传感器、语言合成器等，使机器人与外界进行通信。
机器人的控制器就相当于人的神经系统，传感器将获取到的数据传送至控制器，控制器经过计算后输出控制指令控制驱动器的运动。假如机器人要从箱柜中取出一个零件，要求它的第一关节为35&，如果第一关节尚未达到这一角度，控制器就会发出一个信号到驱动器（输送电流到电动机、输送气体到气缸，或者发送信号到液压缸的伺服阀），促使执行机构运动，然后通过关节上的反馈传感器测量关节角度的变化，当关节达到预定角度时，停止发送控制信号。对于更复杂的机器人，机器人的运动速度和力也由控制器控制。
机器人有了筋骨之后，还需要一个神经系统来指挥机器人身体来完成例如走路抬手这类底层动作。也就是说机器人有了可以执行运动的身体之后，还需要一个灵魂。塑造灵魂就是人工智能科学的目标。
作为机器人的大脑和灵魂——人工智能学，并不局限于机器人局部机构的运动，如抓取、驾驶等，而是着眼于高级智能目标，如识别人体动作、语音合成、自动导航和建立地图、躲避障碍物和自动驾驶、双足机器人步态下的平衡等。它包括算法设计和传感器感知等研究方向，主要解决机器人怎么思考的问题。
一个智能机器人系统的工作原理，简单说来，首先是机器人通过感知系统（传感器系统，包括彩色相机，深度相机，麦克风阵列，压力传感器，加速度传感器等等）感知到环境信息（如障碍物和目标位置），机器人的计算机系统上的人工智能算法通过对这一系列环境信息的处理，给出高级目标指令（如向目标位置运动，抓取目标物体，避开障碍物等），控制系统将此类高级目标指令逐级解析给出每一个机械关节上的控制量（如关节的运动速度和转角，加速度等），关节的驱动器（如电动机，液压驱动器等）收到这些控制量后，在全身规划系统的控制下，每个关节分别完成各自的运动目标位置，智能机器人就可以动起来了。以机器人步态规划为例子，机器人站在一个台阶前，台阶和地板的位置信息通过深度相机等设备传入机器人的计算机中，通过人工智能算法解算出台阶和地板表面法向量和安全边界区等参数，通过和加速度传感器（陀螺仪等）提供的重力方向比较，计算出可以踩踏的区域。智能算法再根据机器人当前位置和目标位置，计算出一条最优化的脚步路线，算出脚步路线后就可以把脚步路径输出给控制器了，控制器会根据每一个脚步点的位置和关节参数，应用逆运动学计算出机器人每一个关节的控制曲线，最终将控制量输出到各个关节，机器人就开始像人一样自主运动了。当然，这只是一个最简单的例子，在实际情况中，人工智能模块（AI）还要考虑很多问题，如视觉系统得到地面信息后，需要视觉算法来计算这些表面的纹理特征，估算摩擦因数，提取最大局部平面，估算机器人脚不打滑的最大斜面等（本实验室视觉论文参考文献），当机器人处于有移动障碍物的可变环境中，如果运动的障碍物出现在机器人视角之外，此时就需要借助机器人听觉（如麦克风阵列，此处小飞，付卓的期刊）来定位看不见的障碍物位置了。更重要的还需要考虑双足机器人如何保持单脚支撑时候的平衡，如通过摆动双臂，弯腰等动作来移动机器人的重心，使重心保持在“零力矩支撑域”内，实现人类小脑的功能。如果考虑动力学情况，即变加速情况下的双足平衡问题（如奔跑，“马踏飞燕”），那就需要更复杂的人工智能算法了。很多工厂里大量使用的固定基座机器人是没有传感器和感知系统的，他们直接获取人们预先编辑好的控制量频繁重复特定操作动作，不能被称为智能机器人，有些机构，如美国机器人学会不把他们归类为机器人。
从机器人构成来讲，上述智能系统的实现最重要的指令模块就是机器人的大脑，可以笼统的将它分为两部分：处理器和软件。处理器用来计算机器人关节的运动，确定每个关节应该移动多少或者多远才能达到预定的速度和位置，并且监督控制器与传感器协调动作。处理器通常就是一台计算机，只不过是一种专用计算机，它也需要拥有操作系统、程序和像监视器那样的外部设备等，同时在许多方面也具有与个人计算机处理器同样的功能和局限。
用于机器人的软件大致分为三块。第一块是操作系统，用来操作计算机；第二块是机器人软件，它根据机器人的运动方程计算每个关节的必要动作，然后将这些信息传送到控制器，这些软件有多种级别，即从机器语言到现代机器人使用的高等语言不等；第三块是例行程序集合和应用程序，他们是为了使用机器人外部设备而开发的（例如视觉通用程序），或是为了执行特定任务而开发的。
1997年“深蓝”力克战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，它让我们感受到了人工智能的魔力，但它可能带给人类的改变与挑战也让人类大呼：狼来了。但当时，它还没有真正地走近我们的生产生活。然而，随着人工智能的不断发展，机器人越来越智能化，它们不仅仅能与人进行象棋博弈、像人一样地进行表演，而且开始慢慢地取代人从事各种生产工作，甚至有超级电脑“沃森”打败了人类，站在了与人类智力竞赛的最高领奖台上。机器人开始逐渐地渗透到了我们的生产生活中，生产力革命似乎就要发生了，人类与机器人的关系也变得微妙起来，这不禁让人类大呼：“狼”真的来了！
人类文化对机器人的感情比较复杂，电影《终结者》就很能说明问题：人类文明几乎被机器人毁灭了，可却同样需要机器人来帮忙扳回局面。对于机器人，不论我们怎么猜测、怀疑和期待，事实都不能否认：它们离我们越来越近了，他将必然会对人类社会的各个方面产生深刻的影响。
生产力的变化。越来越多的企业开始用机器人取代人，从事各种生产工作，从而促使机器人行业迎来了一波发展的高潮。随着包括谷歌和亚马逊在内的非传统机器人制造企业的加入，未来机器人不再仅仅是扮演替代劳动力的角色，其将更为智能化。机器人将会成了一支越来越庞大的“劳动大军”。在成本更具优势的大前提下，机器人完全可以完成一些人类不适合或不愿意去完成的工作。例如在具有较高腐蚀性或者甲醛浓度高的工作环境下，显然机器人是比人类更适合的选择。而与厌烦生产线上简单重复工作的80和90后相比，机器人既不计较工作内容，也不知疲累，拥有更高的劳动效率。在作业的精度和洁度上，机器人的工作质量也更加稳定，生产损耗也较人力少一些。总之，机器人在某些行业将会将人取代，新的生产形式将会形成。人类如何体现自身优势，这是我们需要思考的问题。
社会关系的调整。机器人的行为效应(如违法犯罪后果、社会与经济收益等)应该由谁来承担，是研制者、制造者、控制者还是所有者?机器人如果杀了人，应该如何处理?是全部拆卸或分解，还是重新调整程序?如果机器人被人所“杀”，人应该如何承担法律和经济责任?一方面应该如何使机器人“遵纪守法”，另一方面应该如何维护机器人的“合法权益”?机器人是否具有继承权?人与机器人、机器人与机器人之间的经济与法律纠纷应该如何处理?机器人是否具有选择权和被选举权，是否可以“竞选”市长?
伦理观念的变迁。由于情感与意志的赋予，机器人与人之间的界线就会越来模糊，机器人具有了“人性”，参与了社会事务与人际交往，人应该如何对待机器人，如何处理人与机器人以及机器人之间的关系，如何评价机器人所取得的成绩，如何看待机器人的缺点和错误。机器人作为“二等公民”，应该如何确立其“社会地位”，如何看待和处理人与机器人以及机器人之间的“亲情”、“友情”与“爱情”。
生活方式的变更。随着机器人越来越多地替代了人类从事简单重复性工作、恶劣环境和高强度的工作，人类将会主要从事自由性、自主性、创造性和复杂性较强的工作，其工作时间的随意性、工作地点的游动性、工作内容的自主性、工作报酬的随机性和工作方式的选择性不断提高，必须会使人们的生活内容和生活方式发生着深刻的变化，包括个人消费、人际交往和家庭结构等方面的变化。此外，人将会越来越多地与机器人打交道，机器人家庭保姆将会大规模地进入家庭，并具有了越来越强的心理功能和精神功能，打电话时的第一句话可能是“请问，你是人吗?”或“请你的主人接电话”。
社会隐患的增多。机器人具有了情感以后，能够进行独立思考和自主行为，由于其信息的处理速度快，信息的贮存量大，运转的准确性高，在许多方面具有比人类更多的优势，他们一旦“哗变”，其后果不堪设想，其灾难性不会亚于核武器的大规模引爆。机器人参与社会生活以后，社会矛盾日趋复杂化，将会大大提高社会的不稳定性;机器人进入家庭(如家庭保姆、健康顾问、精神陪护等)以后，由于赋予了机器人以心理功能和精神功能，家庭矛盾也日趋复杂化，将会大大提高家庭的不稳定性。
人机一体化的发展。情感在人的思维活动中占据极为重要的地位，决定和制约着人的行为活动和其它思维活动的基本框架与总体方向，人工情感的全面实现不仅可以使计算机具有友好的、人性化的人机界面，更重要的是能够使机器人或计算机具有更高的信息处理速度与效率，具有独立的决策能力和行为控制能力，具有创造性和开拓性的思维能力。到了那个时候，从纯逻辑的角度来看，人与机器人之间已经没有任何区别了，只有机器体与肉体之间的区别了，人与机器人之间就可以实现全面的融合：一方面，机器人的一些“部件”（包括思维“部件”），可以实现“肉体化”；另一方面，人身上的一些“部件”（包括思维“部件”），可以实现“非肉体化”；第三方面，机器人与人可以进行相互转化。例如，一个人的肉体老化后，可以将其大脑中所有的认知、情感与意志方面的信息提取出来，输入机器人的大脑中暂时“贮存”下来，并由该机器人代为本人继续行使有关的社会职责，等本人的“克隆”体制作完成后，再把机器人的大脑中的有关信息移植到过来。总之，将来的情感机器人与人类可能并没有明显的界限和本质的区别，它们各有所长，各有所短，分别适合于不同的社会生产与社会生活的环境条件，彼此可以相互转换、相互渗透、相互促进。人与机器之间的矛盾与冲突，并不是“你死我活”的、“你争我斗”，而是“和谐同存”、“肝胆相照”、“荣辱与共”、“互利互惠”、“相互尊重”的关系。
总之，那将是一个有趣的时代，也许是一个我们现在有点难以理解的时代。但不管怎么说，这场变革似乎已经在我们身边发生了，在这一场洪流中，也许我们应该成为走在前面的人。
机器人的孕育萌芽
提出了资源三角形的概念：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。物质、能量和信息是相互有区别的，是人类社会赖以生存、发展的三大基础。世界由物质组成，能量是一切物质运动的动力，信息是人类了解自然及人类社会的凭据，客观世界的这三大要素和人类社会的发展息息相关，密不可分。
首次将信息与物质、能量相提并论的是控制论的创始人——美国科学家诺伯特&维纳（N.Weiner）：机械大脑不能像初期唯物论者所主张的“如同肝脏分泌出胆汁”那样分泌出思想来，也不能认为它像肌肉发出动作那样能以能量的形式发出思想来。信息就是信息，不是物质也不是能量。不承认这一点的唯物论，在今天不能存在下去。
根据维纳的说法，物质、能量和信息是相互有区别的，是人类社会赖以生存、发展的三大基础：世界由物质组成，能量是一切物质运动的动力，信息是人类了解自然及人类社会的凭据。如果说，香农主要是从信息的发送端来研究信息的，那么，维纳则着重从接受端如何利用信息来加以研究。正是在写于1948年的这段话里，维纳第一次把信息同哲学相关联，尖锐地触及了信息的本质定位问题。也正是这段话，启示人们将信息与物质、能量并列为人类生存的三大要素。
五千年技术史上的大事件
倘若把地球上生命起源的40亿年历史压缩为1年，最初生命诞生在1月1日，现代人类的祖先智人（homosapiens）则出现在12月31日的晚上19点（距今20万年前）。直立行走解放双手促进了人类大脑的进化重组，使用火种、燧石石器、木器、衣服等简单物质工具经历旧石器时代和中石器时代存活下来，迄今为止再没有其他自然界捕食者像人类一样热爱发明和使用各种工具。
公元前一万年冰河世纪结束，、长江及黄河中下游等地区的人类从猎人和采摘者进化成农耕者，从而进入具有早期农牧文明的新石器时代（约9300BC）。相关技术的演进包括和农具的发展、动物的及开始适应定居生活，因此可以进行金属，使用的材料为，以及由铜和组成的合金，即所谓的和（始于约3300BC）。此时人类许多工具也以铜和青铜为材料，不过因为金属较不易取得（尤其是锡），抛光石器仍使用相当长一段时间。
（约1300BC）人类发展了技术，因此可以制造比青铜更坚固、更轻也更便宜的工具。在许多欧洲文化中，铁器时代是开始发展文字之前的最后一个时期。由于制造需要高温，此时人类不可能大量生产钢，但可以利用铁降低其碳含量的方式来制造钢。
稳定的农业生产促使手工业分化和国家出现，从而催生人类几大古代文明：美索不达米亚的苏美尔文明（产生农业拉犁、灌溉和排水系统、轮子、弓箭、造船、陶器、泥砖和楔形文字等），尼罗河流域的埃及文明（产生简单机器，渠道系统、冶金技术、石料、金字塔和象形文字等），黄河流域的华夏文明（产生火柴、地震仪、造纸、滑动卡钳、活塞泵、多管播种机、吊桥、降落伞、弓弩、螺旋桨、火药和汉字等），古希腊罗马文明（产生机械化思维，水能驱动的水车、风力发电、早期蒸汽机、齿轮螺钉、抽水设备、自动控制设备、弹射器、吊车、精确测量技术、混凝土、拱桥和玻璃等），印加和玛雅文明（产生垒砌巨石技术、灌溉排水系统、写作和占星系统、石雕等），至此文字和贸易出现，人类社会中出现的工具多为物质-物质和物质-能量形式。
中世纪到近代早期（约AD500至AD1500），各大地区处于继承和创新古文明的时期。东亚的中国出现雕版印刷、活字印刷、磷光涂料和链条驱动机制，在火药发明200年后（约AD1150），固体燃料火箭出现，明朝在西方大航海时代之前已具备建成大型海上舰队的能力。印度次大陆继承哈拉巴文明，伊斯兰世界继承和改进希腊罗马和波斯的技术。尽管以美国林恩怀特(Lynn White)为代表的学者认为中世纪欧洲技术有一定程度的倒退，但依然出现了意义重大的机械钟表、眼镜、风车、轴头坨、三角帆、马蹄跌、星盘和军事上板甲、钢弩、重投石机和大炮等工具，此时标志人类最高建筑技术水平的大型建筑开始出现，造纸和印刷也流行起来。文艺复兴和大航海时代的技术发展也催生工业革命出现。
英国工业革命(约AD1760~AD1840)以蒸汽引擎驱动的纺织机械制造、采矿业、冶金工业和远程运输发展为特点，该阶段人类从相对廉价的煤炭中获取能源来取代水能，大型钢铁结构建筑出现。第二次工业革命期间(约AD1870~AD1914)，蒸汽驱动的机器普及至美国、日本和中国等地，出现大量的蒸汽轮船、运输铁路、火车、电报、白炽灯、自行车、缝纫机、大型农业收割机等工具，大规模零件量化生产诞生，高度结构化的化工、电力、汽油和钢铁行业也开始快速发展。
20世纪人类在现代科技领域发展飞速，诞生汽车、飞机、收音机、电话、电视、机械化农业、计算机、激光和光纤、空调、高速公路、航天器、因特网、石油石化技术、核能技术和材料科学等发展，并开始制造远程导弹和探索太空。而21世纪至现在，人类最显著的技术发展则有智能电子产品、增强现实设备、可佩戴电子设备，人工智能，3D打印、量子计算机，纳米技术，生物工程，核技术，先进材料，超燃冲压发动机和无人驾驶飞机等，旨在探索更有效的引擎和能源，以及新的信息承载和传递工具。
在这一万年里，人类利用各种技术和工具发生了翻天覆地的变化，总结来说便是人类历史上的多次技术革命，而革命的本质是人类对生存的三大要素的不断挖掘，其形式是对工具的不断探索。英国学者刘易斯芒福德（LewisMumford）从社会生态学的角度将人类机器文明分为三个阶段：始生代技术时期，古生代技术时期和新生代技术时期，每个时代采用的工具形式都不尽相同。正如始生代技术经济的风能、水能动力与石器、木材和玻璃之间的关系，或者古生代技术经济的煤炭动力和钢铁材料之间的关系，同样，新生代技术时期采用的电力也导致一些特殊材料在工业中的广泛应用，特别是新合金、半导体、稀土元素以及轻金属的广泛应用。
人类社会进步的标志
纵观人类社会的发展历程，每一次巨大的社会变革都是由劳动力的发展和劳动工具的演变所主导。在资源三角形的规约下，可以将工具分为物质工具、能量工具和信息工具。人类创造和使用工具是人类终于从蒙昧的野人时代进化到原始社会时代的终极原因，以一元物质工具（石器、木器等）的使用使原始人类极大地提高了在原始大地上生产生存的能力，从而开创了人类成为地球主宰的时代。
18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工劳动的时代。第一次工业革命革命是以工作机的诞生开始的，并以二元工具（物质-能量）的蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志的。蒸汽机结合了资源三角形的物质和能量，在以一元工具时代的农业革命出现，促使了人类历史上第一次工业革命。然而人类是永不满足的，以“电气时代”为口号的第二次工业革命亦是人类在探索二元工具的又一进步。然而电力的运用只不过是人类在二元工具中不断的寻找更有效的能量，本质上还属于二元工具。从某种意义上讲，第一次工业革命比第二次工业革命对人类的影响更加深远，因为这是人类历史上从一元工具到二元工具使用的质的飞越。第二次工业革命，使得人类更加成熟、广泛的使用二元工具，例如，电力、汽车、冰箱等等。
机器的使用开创了人类的有动力工具时代，使得人类进入到工业社会，以物质、能量为核心的二元动力工具的使用极大地加快了生产力发展，人类社会进入到更快、更高的发展阶段。机器的创造和使用使人类的劳动效率比之于之前的任何时期都有了极大的提高，人类社会进入到加速发展时期，大量人口从商品生产的劳动中脱离出来，成为社会生产的管理者，大量的脱离了劳动的人员投入到创造新劳动工具的创造活动中，极大地加快了现代科学技术的发展。&
第三次工业革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。第三次科技革命以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。从本质上讲，第三次工业革命是人类历史上第一次开始探索使用三元工具，即三元工具的诞生，使得人类进入了使用三元工具的时代。以电子计算机为标志的结合物质、能量、信息的三元工具开始走入人类的视线。然而，以目前的技术和科技水平，人类对信息的发掘是非常不充分的，在这个处处讲智能，人人离不开信息的时代，人类使用的电子计算机、智能手机、智能汽车等工具只不过相当于第一次工业革命时代的蒸汽机水平。现如今的三元工具时代，是不成熟的、尚未发育完全的婴儿时代。而未来科技的发展，人类对工具的探索，必然是人类在三元工具时代对信息的挖掘，对信息的更加充分的利用。
信息社会的迅速到来不但是二元能量工具时代的产物，也是人类追求三元工具的又一里程碑式的发展。在信息社会中，信息、知识成为重要的生产力要素，和物质、能量一起构成社会赖以生存的三大资源。信息社会的重要标志便是以智能机器人为代表的三元工具。智能机器人是对信息的充分挖掘和利用，是具备犹如人类复杂意识般的真正意义的三元工具，是在资源三角形法则之下的以物质、能量、信息为核心的人类工具发展的巨大进步。
当智能机器时代最终来临的时候，人类将从商品生产的劳动中彻底脱离出来，劳动者阶级将从此消失在人类历史的长河中。智能汽车可以完全自动驾驶，充分感知并理解周围环境的信息，人形机器人也能够完全理解人的情感、语义，而非是一个冷冰冰的机器，家用电器可以根据人的喜好、心情、习惯自动的运行等等。而这一切，便是真正的三元工具将带给我们的美好未来。因此，在人类的历史上，劳动工具的每一次变革，都带来了划时代的生产方式的变革，并随之带动社会形态的变革，从原始社会一元工具的时代到工业革命二元工具、再到三元工具时代的演变过程，清晰地反映出劳动工具与社会发展的相互关系。&
人类使用工具的历史，人类制造工具的历史，甚至比人类自身的历史还要漫长。世界各地域，人类各居住区，都有不同样式的工具。但凡“工具”，皆包含了其人类创造者的智能、经验与巧思，机器人也以人类工具的形式而存在。从1920年捷克作家雷尔o恰佩克的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中“robot”这个词开始，机器人就被赋予了劳役，工人的直白含义。（robot来自捷克文的Robota：劳役、苦工和波兰文的Robotnik：工人）。年微软全球执行副总裁沈向洋曾说到：“时代也好，人类发展是不断的在寻找所谓的工具。不断的有了这些新的技术，是在令人类的能力更加的强”。
工业革命强大的力量就是因为机器的使用，是因为能量工具的不断发展。而能量工具的发展又加快了人类进入信息社会的步伐，现代人类对信息的渴望和诉求同物质和能量同等重要。人类正是不断制造和改进工具，才有今天的发展和繁荣。不断改进和发展是相关联的，也即所谓永不满足进取精神。那么不满足的人类对三元工具的追求便是以物质、能量、信息为一体的一种工具，而第三次工业革命将人类带入了寻找三元工具的时代。
近百年来，人类在机器人领域的迅猛发展，不断推进着文明的进步，越来越多的机器人产品出现在生活中，并不断的代替人工服务在更多更广的场景。然后现如今所见到的大部分工业机器人都是以物质和能量为载体的二元工具，如何让机器人更加的智能，能够感知这个世界，实现信息的交换和沟通，是如今智能机器人领域也是人工智能（AI）领域面临的巨大挑战，这也是人类追求三元工具道路上面临的巨大挑战。然而，人类已进入信息社会，三元工具已经诞生。人类的未来的发展，将是对三元工具更加成熟的改进、也是对三元工具当中信息元的充分发掘、理解和应用。总之，人类目前对智能机器人的研究，和过去任何时代一样，是人类不断拓展自己的能力、寻找工具的探索。而在信息时代，在资源三角形的约束下，以智能机器人为代表的三元工具将是人类追求工具的终极目标，即智能机器人将是人类工具发展的最高形态。
工具革命的基本特点
马克思主义哲学告诉我们，生产力的发展推动着人类历史不断向前发展，而生产工具是衡量生产力的一个重要方面。回顾历史，生产工具的发展经历了旧石器、新石器、青铜器、铁器、蒸汽、电气到如今的电子、计算机的演变。每一次工具的进步都会带来人类社会的巨大进步，那么工具革命都具有哪些特点呢？
第一，工具革命是从物质工具到能量工具，再到信息工具的过程。我们知道，物质、能量、信息是客观世界的三个基本要素，而人类工具发展与这三个要素是息息相关的。
几千年来人类的全部活动表明，人类认识自然，改造自然，其对象无非是三类最基本的东西：物质、能量、信息。人类产生的早期，生产工具是极其简单的。首先是从低级而又单一的物质工具开始，比如石块。猿人把石块打磨成一把尖锐的石制手斧，用它来袭击，或者挖掘植物块根，把它当成一种“万能”的工具使用。到了中石器时代石器，人类开始在石斧上装上木制或骨制把柄，从而使单一物质型态的工具发展到两种不同质性的物质结合的工具。到了新石器时代，人类开始学会在石器上凿孔，发明了石镰、石铲、石锄，以及加工粮食的石臼、石杵等。而这些工具仅仅利用到物质这个要素，直到人类开始对能量工具加以利用，才开始出现能量工具。
对能量的利用源于人类对“火”与自身关系的认识。最早的原始人，还不知道利用火，东西都是生吃的。生吃植物果实还不算，就是打来的野兽，也是生吞活剥，连毛带血地吃了。直到后来，人类才发明了用火。
火的现象，自然界早就有了。火山爆发，有火；打雷闪电的时候，树林里也会起火。可是原始人开始看到火，不会利用，反而怕得要命。后来偶尔捡到被火烧死的野兽，拿来一尝，味道挺香。经过多少次的试验，人们渐渐学会用火烧东西吃，并且想办法把火种保存下来，使它常年不灭。又过了相当长的时期，人们把坚硬而尖锐的木头，在另一块硬木头上使劲地钻，钻出火星来；也有的把燧石敲敲打打，敲出火来，这就是传说中的“钻木取火”了。
人工取火是了不起的发明。从那时候起，人们就可以吃到烧熟的东西，也开始懂得去利用“火”这种能量工具。人们对物质工具和能量工具使用过程中所创造的石斧、取火器具等物质成果和物质手段中，本身又内化着人与自然，人与人之间的关系和信息。它既是人们物质活动的手段，又是人们精神活动的手段；既是一种物质实体，又是一种信息的载体。人们在从事物质型态和能量转化的同时，也必然要伴随着信息的转化。对信息的转化使人类创造了语言和文字，产生了信息工具，从而使人类能够把信息的内容定型化、符号化。
如今电子计算机的发明和广泛应用，使信息以前所未有的速度在全球流动，科技成果更新的速度超过了以往的任何时代，“信息”是人类社会智能的关键词。人类对信息及信息技术的认识、发展和应用，是人类在不断认识物质、能量之后的第三次伟大的飞跃。
第二，工具革命是从简单工具到复杂工具，从单元工具到复合工具的演变。物质工具、能量工具、信息工具是三类基本的生产工具，可将其称之为“一元工具”。而将这三类工具中的两两结合在一起，又出现了“二元工具”。“二元工具”的产生与发展对人类社会起到巨大的促进作用。例如，物质与信息工具的结合有了活字印刷术和造纸术；物质与能量工具的结合有了火药，信息与能量工具的结合有了指南针，而这些正是中国人引以自豪的古代四大发明。它们都是“二元工具”，对人类文明发展有着巨大的贡献。
放眼现代社会，物质与信息的结合产生了电子商务、物联网等；信息与能量的结合产生了太阳能设备、国家电网等；物质与能量结合又产生了运输工具与火力发电设备等。如今，我们不仅可以把信息记录于纸张，也可以写到电子文档中。而物联网连接物质，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，使物物相息。从工具革命的历史进程中可以看出，人类生产工具的发展已经从最初的简单工具转向复杂工具，从单元工具转向复合工具。而按照工具发展的这种特点，我们不禁想到，“二元工具”的进一步发展将是“三元工具”，那么“三元工具”又是什么工具呢？有没有这样的工具呢？有的话，只是物质、能量、信息的简单结合吗？这些都是值得思考的问题。
第三，工具革命的进程是加速递进的，新工具的产生与发展速度越来越快。我们知道，旧石器时代是在距今约300万年前，这一时代是以打制石器为标志的人类文化发展阶段。而新石器时代是在距今约1.2万年开始。这一时期是以磨制石器为主。大约5000年以后，开始了青铜器时代。青铜是从石器加工和炼制陶器的生产实践中渐渐被认识而产生的。可以看到，从石器时代过渡到青铜器时代是非常缓慢的。铁器时代是继青铜器时代之后的又一个时代，它以能够冶铁和制造铁器为标志，距今约3500年。从青铜器时代过渡到铁器时代花费了近3000年，之后过了约3300年才开始蒸汽时代。
人类对蒸汽的认识和利用，经历了一个漫长的历史过程。早在公元前2世纪，古希腊人就制造过一种利用蒸汽喷射产生反作用的发动机。后出现了1698年法国物理学家巴本的汽缸—活塞装置和英国工程师托马斯&塞维利的用于矿井抽水的蒸汽机。从1766年到1782年，瓦特经过艰苦努力先后实现了三次技术飞跃和获得三个专利，将纽可门蒸汽机完全演变成瓦特蒸汽机。1784年他发明了一种新型联动式蒸汽机，宣告了蒸汽时代的来临。蒸汽机制造技术的提升，节省了人力，大大提高了劳动生产效率，把许多人从土地上解放出来。直到20世纪初，蒸汽机仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。内燃机、发电机和电动机等的制造技术更使人们的劳动方式和生活方式发生了巨大的变化。电气时代的到来，彻底改变了人们的生活方式。电灯，电话，汽车，飞机等今天我们习以为常的东西，都是在电气时代出现的。从蒸汽机时代到电气时代再到如今的信息时代，大约只隔了200年，明显可以看出，工具革命的发展进程呈加速递进，工具发展的速度越来越快。可以预期，未来工具改革速度也将加快，我们要好好把握时代的机遇，紧紧跟上时代的步伐，努力为人类社会进步贡献自己的力量。
第四，科学技术是推动工具革命的重要力量。我们知道，现代社会的发展，归根结义是生产力的发展。生产力的发展，归根结底是科学技术的发展。生产力革命的标志就是工具的创新。由于科技进步引起生产工具的变革，使自然科学并入了生产过程，从而大大提高劳动生产力的状况。
人类社会的发展经历了三次大的技术革新，也就是三次工业革命第一次工业革命是18世纪从英国发起的，它开创了以机器代替手工劳动的时代，被称为第一次工业革命。这次工业革命是以工作机的诞生开始的，以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志。这一次革命的许多发明来源于工匠的实践经验，科学和技术尚未真正的结合。
第二次工业革命发生在19世纪中期。19世纪，随着资本主义经济的发展，自然科学研究取得重大进展，自然科学的新发展开始同工业生产紧密地结合起来，科学地推动了工具的发展。1866年，德国人西门子制成了发电机，电器开始用于代替机器，成为补充和取代以蒸汽机为动力的新能源。随后，电灯、电车、电影放映机相继问世，人类进入“电器时代”。而科学技术应用于生产工具的另一项重大成就，就是内燃机的创新和使用。此外，美国人贝尔发明的电话与意大利人可尼试验的无线电报为人们传递信息提供了方便。与第一次工业革命相比，第二次工业革命期间，科学在推动生产力发展方面发挥更为重要的作用，它与技术的结合使工具革命取得了巨大的成果。
从20世纪四五十年代，信息技术、新能源技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的科学理论取得重大突破，带动了人类发展史上的第三次科技革命。这次革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃，它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志。相比于前两次技术革命，第三次科技革命当中科学技术在推动生产工具发展方面起到越来越重要的作用，科学技术转化为直接生产力的速度加快。
纵观几百万年来人类工具革命进程，可以看出，人类用物质、能量、信息工具改造和利用自然，对人类社会的生产及生活产生了深远的影响，将人类从繁重的体力劳动中摆脱出来，使人类物质和精神生活获得了极大的丰富。我们期待以智能工具为代表的新的生产工具能更进一步缓解人类的体力劳动，使人类的智能获得新的解放，让人类社会发展步入一个新的台阶。
从最早的生命诞生的那一时刻开始，世间的万物都在不停的发生着变化。在这个不断变化,万物更迭的过程中,工具成为了人类起源和进化的重要标志之一。工具的每一次创新都可以说是人类社会进步的里程碑！
人类文明史有5000多年，人类历史可上朔到200万年以上，如果说人类的历史是生存史，那么生存史也可以说是工具史。人类生成史上的工具活动, 曾经历了多次递进, 但从较为严格的逻辑程式来看, 无非是四个阶段。第一阶段, 从天然工具的使用到完善;第二阶段, 从天然工具的完善到工具的制造;第三阶段, 由制作样式不稳定、用途不专一的工具到制造样式稳定、用途专一的工具;第四阶段,由对工具材料的进一步加工并开始学习二步加工的方法、制作单一结构的工具, 到广泛运用二步或多步加工的方法、制造复合结构的工具。在这个漫长的历史长河中，人类共经历了：旧石器、新石器、青铜器、铁器、蒸汽机和电力时代，信息时代……工具活动使人的认知能力由“种概念”向“类概念”进化。通过工具发展的历史我们得知这是一个从物质工具转换到能量工具，又从能量工具转换到信息工具的一个体现。更为巧妙的是客观世界的三大要素：物质、能量、信息正与其吻合。物质是本源的存在，质量守恒定律告诉我们，在封闭的物质系统中，不论发生什么变化，他的总质量保持不变。能量是运动的存在。能量守恒定律告诉我们，能量可以相互转换，并且在转换前后总量保持不变。1905年爱因斯坦（Albert Einstein）提出质能关系式，人们认识到质量和能量可以互变，质量守恒定律和能量守恒定律可以合到一起，称为质量能量守恒定律。信息是联系的存在。物质的变化是联系的变化，能量的变化也是联系的变化，质量守恒定律和能量守恒定律的统一就源于信息统一律。其实现代科学的最根本的基础就是所谓的“必然联结”的神话。关于这一点，其实《老子》中就有论述。《老子》第21章：“孔德之容，惟道是从。道之为物，惟恍惟惚。物质、能量、信息惚兮恍兮，其中有象；恍兮惚兮，其中有物。窈兮冥兮，其中有精，其精甚真，其中有信。自古及今，其名不去，以阅众甫。吾何知众甫之状，以此。”。这里的关于“信”的理解就是“信息”。灰色系统理论认为：世界是物质的，也是信息的。
纵观工具发展的特点其从一元工具单纯的物质，能量，信息开始，在人类产生的早期，人类对物质的转化是极其简单的。首先是从低级而又单一的物质几何形状的转化开始，例如把石块打磨成一端尖锐,一端厚钝的石制手斧。猿人用它袭击野兽,削尖木棒,或挖掘植物块根,把它当成一种“万能”的工具使用到中石器时代，石器发展成了镶嵌工具，即在石斧上装上木制或骨制把柄，从而使单一的物质型态的转化发展到两种质性的物质复合型态的转化。工具活动进一步发展到用人工工具对已有工具进行“二步加工”的阶段, 制作用途更复杂的工具。对能量的转化首先是对“火”与自身的关系的认识。最初人们对雷电引起的森林或草原的野火十分恐惧,后来学会用火来烧烤猎物,开始熟食。“火”这种自然力通过熟食开始向人体转化，促进了人体和大脑的发育,同时也使人类认识到了火与人类自身的关系。其次，人们学会了用火来御寒、照明、驱赶野兽，使火成为了人类生存和生活的重要的手段。人类最初对火的利用,都是从自然界的天然野火中引来的火种，到旧石器时代后期,人类终于掌握了人工取火的方法——敲石取火与钻木取火。人类掌握了把机械能转化为热能的经验和知识，也掌握了通过燃烧利用燃料能源的方法。二元工具应运而生。二元工具不是天然工具活动的简单延伸，即使是改进和完善天然工具的行为，也由于它们出现在天然物被当作工具使用的活动之后, 而不像制造工具那样,出现在天然物被当作工具使用之前。二元工具不再是单一的物质、能量、信息这种单元工具，而是体现了它们之间的转化的复合工具：物质——能量、物质——信息、能量——信息。我国的四大发明：造纸术、指南针、火药和胶泥活字印刷术则正是二元工具的核心体现。人们对物质型态和能量的转化过程中所创造的石斧、取火器具、陶器等物质成果和物质手段中,本身就体现着人与自然，人与人之间的关系和信息。既是一种物质实体，又是一种信息的载体。因此，人们在从事物质型态和能量转化的同时，也必然要伴随着信息的转化。对信息的转化使人类创造了语言和文字语言的交流，造纸术就是其最好的载体。人们在从事物质转化的过程中把共同的需要和共同的感受,以及内化在劳动过程和劳动成果中的人与人、人与自然的相互关系和信息，彼此进行不断的传授和记载。指南针的磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。火的第一次使人类对材料的加工超出了仅仅改变材料几何形状的范围。开始改变着材料的物理、化学属性。第一次通过一套复杂的工艺过程,创造出一种自然界没有的人工材料。火药的发明意义深远。马克思在《机械、自然力和科学的运用》中写道：“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成了新教的工具，总的来说变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”
1620年，英国哲学家培根曾在《新工具》一书中提到：“印刷术、火药、指南针这三种发明已经在世界范围内把事物的全部面貌和情况都改变了。”二元工具的产生已经对人类社会发展起到了无可取代的重要作用。那么在今后的发展中，工具的三元形态又是什么样呢？那就是“物质——信息——能量”的融合，它既能实现信息调控、又能进行能量驱动、同时还有物理空间的物质运动。是电视？洗衣机？手机？电脑？可穿戴？云计算？物联网？我们可以说它们都是属于三元工具，但这不是最佳答案。物质信息能量高度融合调配的最佳表现载体就是——机器人。它是人类工具发展的最高形态！它可以是贴心可爱的“大白”，帮你解决危难的“机器猫”，也可以是变形金刚里的汽车人！能感知周围的人和事物，能思考、规划和推理，想明白后知道怎么控制“手脚”去完成这个任务。人类赋予机器人与真实生活互动的能力，运用在各项科学实验及太空探测计划上，发掘出令人惊喜的结果：仿生机器及人造人成为娱乐设施，在侏罗纪公园电影和主题公园中，已达假可乱真的地步。各种不同功能的机器人，将进驻我们的生活，和人类互动。机器人即将改变人类工作场所及生活的形态。它们的速度可以很快，它们可以具有智慧及致命的力量，机器人和仿生机器，正要冲出实验管肮脏、乏味与危险的工作，运算能力的大幅进步加上非传统的机器人脑部设计，为机器人科技带来一大改革，机器人即将改变人类工作场所及生活的状态。
机器人将来必然会深入的融进人类的生产和生活当中。从最简单的低端重复性工作开始，慢慢到高端、重复性的工作，比如厨师、律师、税务专家，慢慢会侵入到知识工作者、创意工作者的领域。未来社会一定是一个人机共存的社会。将来的一天，看见社区里的某个机器却不跟它打招呼，可能会被认为是不礼貌的行为。
历史的车轮永远无法阻挡，信息时代的到来是不可逆转的历史趋势,“物质——信息——能量”为形态的三元工具注定了会在今后的舞台扮演不可或缺的角色。这是历史发展的产物，这也是人类社会发展的需要。
机器人，这个曾经只出现在科幻电影和小说里的高科技产物如今已经变的不再陌生，无论是商用还是家用，机器人在人类世界里扮演的角色和用途越来越广泛，尽管机器人如今还没有成为每个家庭的必备成员，但依照目前的发展势头，这种局面指日可待。未来的机器人究竟什么样？或许现在我们能从全球著名的机器人实验室和机器人公司的研究成果和发展前景窥见一斑。
从用途上来看，机器人可以分为工业机器人和服务机器人，而这两种机器人类型又可以根据主要功能和服务领域的不同延展出各种分身机器人。我们来看看不同国家地区在机器人领域的发展状况和突出贡献。
英国的机器人实验室在机器人方面的研究领域非常广阔，主要方向有模式识别，人工智能，机器视觉，移动机器人导航和具有人际互动特色的仿生机器人。机器人足球、特种救灾机器人、自主机器人、无人机和近期比较热门的3D打印技术也逐渐的蓬勃发展起来。根据英国BBC 电台报道，英国五家著名大学和飞利浦公司、谷歌公司共同合作研发了RoboEarth，可以被认作是机器人版本的网络平台。通过这个平台，链接到网络的机器人能够分享信息，并且能够和其他机器人进行沟通交流，并且互相学习机器人技能，进而在现实生活中实现强悍的学习能力。RoboEarth研发团队在近5 年的研究工作中，将基本的机器人技术同互联网的云计算系统相联接，利用远程数据中心提供的专业化智能服务，可有效实现机器人之间的知识分享，并提供执行各类复杂功能任务的服务。这意味着机器人工业有效清除了机器人商业化应用的主要瓶颈障碍：生产成本，将加速机器人技术在更广泛领域的推广应用。研发团队相关人员称，通过互联网云计算系统提供强大计算、处理、储存需求服务支撑的家庭用云机器人，将在未来扮演重要的角色。预计家庭用云机器人，5 年内可实现如清扫、割草、维修或园艺等所有户外服务，10 年内可实现所有室内辅助功能的“家庭服务”，云机器人承包所有“危险重体力劳动”的工作为期不远。
瑞士引领了欧洲机器人特别是特种机器人的发展，是欧洲机器人研究的重镇。各实验室的研究方向主要是移动机器人、空间机器人。瑞士最近推出一款微型无人机，它如同巴掌大小，可以折叠，还能够在几秒钟之内“展翅高飞”。这款微型无人机的可便携和“苗条身材”不仅意味着它可以负载更重的物体，还暗示它可能被运用在监视方面。现在正在开发的一种用于清洁太空的特殊卫星CleanSpaceOne，实际上是一种卫星机器人，造价大约合1100万美元，用途是环绕地球飞行过程中清理地球周边的太空碎片并在自身坠毁时一并燃尽，它可以收集火箭碎片、卫星碎片以及历史上人们在太空中乱抛乱丢的垃圾。它对人类及整个宇宙的环境建设具有重要意义。
荷兰各机器人实验室在机器人研究领域主要有三个突出的方向：人机协同、机器人编队以及双足机器人，其中双足机器人的主要特色是驱动形式的多样性，要么是无动力的，要么是采用无动力运动的方式。就像人类行走时腿部利用自己的动力自然摆动一样，这些机器人行走得更加自然，而且将动力自然地融合到步法之中。“火焰”机器人的臀部、膝盖和踝骨中采用了弹性机制，这就意味着每个发动机和相关的关节之间都有一个弹簧，而不是发动机与关节直接相连。实现“机器人走路”是一项最为复杂的研究，虽然早在七十年代科学家就已经制造了可以行走的机器人，但是这些机器人都无法模拟真实的人类行走，只能说是实现了“简单的移动”。与此同时，大量的工业化机器人的制造和产生，都使得机器人的发展受到制约。因此，机器人“火焰”的研制成功，可以说是真正实现了“迈出行走的第一步”。此外，还有人形机器人、医疗护理机器人、跑步机器人等研究成果也给机器人领域带来了丰富多样的扩展。此外，荷兰高校之间的机器人比赛也推动着机器人事业的蓬勃发展，如在代尔夫特理工大学举行机器人足球比赛等。
德国稍晚于日本引进工业机器人，但发展快，基于二战后劳动力短缺和提升制造业工艺技术水平的要求，德国工业机器人的发展极为迅速。德国的机器人实验室主要研究方向为构建“智能工厂”，打造“智能生产”，把物联网及互联网引入制造业。在此战略背景下，德国机器人制造业的重点课题是人与机器、机器与机器之间的交互合作。在未来的“智能工厂”里，通过智能交互传感器，不仅人类可以对下一代工业机器人进行远程管理，而且机器人与机器人之间、机器人与生产零件之间都可以相互“交流”，指挥生产线进行自主生产。
美国每年对机器人领域的投入和贡献都是巨大的，多年来引领国际机器人的发展方向。拥有近10个全球领先的机器人实验室，包括斯坦福大学人工智能实验室、卡耐基梅隆大学机器人研究所、加州伯克利机器人实验室、MIT机器人实验室等。它们的研究方向主要包括对人工智能的理论和系统的研究，最新计算机科技的研究，自动驶车、月球探测步行机器人，单轮陀螺式滚动探测机器人的研究等。力求寻找创新办法，理解和发展使人与机器都能便于理解的推理，感知和行为的人工系统，使系统和设备运行更快，更好，更安全，更方便，更有效地造福人类。其中美国的空间机器人研究世界领先，多种用途广泛的机器人，在全球具有广泛的影响力。它们制造出了专攻乒乓球等各种运动的机器人选手。用机器人复制动物的行为，在动物感官的指导原则下研究如何将它们应用于机器人，从事更广泛的机器人功能的研究，克服很多人机交互和机器人空间意识方面的难题，如机器人辅助外科手术和自动化制造，计算机可视化等。同时，有一种服务机器人能在10小时内处理1000只果蝇，这种机器人可以让科学家腾出双手和时间对果蝇进行更加仔细的研究；采矿是一项极其复杂的工作，机器人却可以代替人类做危险的工作。另外还有很多&不切实际&概念性产品，如研究仿鱼类行为的氦气飞艇、悬浮于空中的立体影像、会交谈的计算机、被程序化的乐高积木……到处都弥漫着一股创新活力，跳动着数字时代的脉搏。
日本的机器人工业高度发达，其制造的产品种类丰富，从大型工业用机器人，到模样娇小可爱，用来陪伴老年人的机器宠物猫，还有一个说起日本机器人，大家脑海中就会立马浮现的人形机器人。日本仿人机器人领域的研究非常前沿，引领了全球人形机器人的发展，经过几十年的努力，日本的机器人实验室取得了辉煌的成就，其中具有代表性的人形机器人包括P1、P2和P3，以及在此基础上改进研发出了更加智能化的双足步行机器人“阿西莫”（ASIMO）ASIMO具有体型小、质量轻、动作紧凑轻柔的特点。阿西莫身高120cm，体重43公斤，通过它的身体的重力感应器和脚底的触觉传感器把地面的状况送回电脑，电脑则根据路面情况做出判断，进而平衡身体，稳定地前后左右行走。它不仅能走平路，还可以走台阶和倾斜的路。它站立稳定，推不倒，脚底不平也能保持身体的直立姿态，更适合于家庭操作和自然行走。最近日本一机器人实验室研发的机器人外形机器极其逼真，能够完成点头、眨眼等动作，并可以进行简单的交谈。可模仿人类表情的女性替身机器人于4月3日在大阪市公开展示。这个名叫“GeminoidTMF”的机器人以一位日本年轻女性为原型，坐着时高140厘米，重量大约为30千克。在12个控制器的作用下，她可以同步模仿真人的表情，使机器人具有了更好的视觉、听觉等识别能力，提高了机器人的自主性、智能性。当这些机器人变得普遍得时候，每家每户可能都将拥有一个机器人，它就会巨大的改变我们生活、工作、娱乐、沟通的方式，和互联网一样具有颠覆性。
国内在机器人学领域的发展和研究也非常广泛，在机器人学基础理论与方法研究方面与国际先进水平同步发展，并在机器人技术前沿探索和示范应用等方面取得一批有重要影响的科研成果，充分显示出解决国家重大科技问题的能力。国内主要面向发展具有感知、思维和动作能力的先进机器人系统，研究机器人学基础理论方法、关键技术、机器人系统集成技术和机器人应用技术。1990年，上海一号机器人用于桑塔纳轿车国产化中的转向摇臂焊接，在桑塔纳国产化进程中首次应用了机器人技术。该项工作得到了外界的高度好评。之后各种仿生机器人、服务机器人、空间机器人等开始投入研究，并且取得了一定的成绩。研究成果层出不穷。如：星球探测机器人实验系统、火灾、地震、石化等灾难辅助搜救机器人系统、高压线路巡检机器人系统、先进水下、水面机器人系统、极地冰雪面移动机器人、无人车技术等都博得了人们的一致关注和好评。
国内很多实验室充分重视和发展人工智能基本原理、基本方法的基础与应用基础研究，包括智能信息处理、机器学习、智能控制，以及神经网络理论等，人工智能有关的应用技术与系统集成技术的研究，主要有智能机器人、智能人机交互、声音、图形、图像、文字及语言处理等。为我国经济和社会发展、国家安全和重大科学工程提供所需要的机器人技术与系统，研究机器人学发展可行技术和平台样机系统，培养和汇聚从事机器人学研究的高水平人才，紧密围绕服务机器人智能化、产业化的重大需求，长期、系统、深入地进行研究和开发，努力为服务机器人系统、人机交互系统、安全监控系统和智能服务系统等新兴产业发展提供原创理论与新颖方法、关键技术和创新应用，推动我国先进机器人技术与系统的可持续发展。而中国的机器人展、深圳的高交会都为机器人先进技术提供了很好的展示和交流的平台，为机器人发展起到了推波助澜的作用。
台湾各机器人实验室在机器人领域主要致力于发展智慧型机器人系统、机电系统整合技术、人工义肢及生物感测器，并将人工智能和自动化理论与技术运用在日常生活中。研究方向包括智能家庭节能与健康监护、智能机器人、计算机视觉辅助驾驶、人机交互与虚拟现实等，获得了学术界和工业界的充分肯定，并且培养出了许多产学研精英。
1962年,美国AMF公司制造了世界上第一台实用的示教再现型工业机器人。迄今为止，世界上对于工业机器人的研究、开发及应用已经经历了50多年的历程。机器人终于从实验室走到了工业、农业，走进了企业。日本、美国、法国、德国的工业机器人产品已日趋成热和完善。随着现代科技的迅速发展，工农业机器人技术已经广泛地应用于各个生产领城。
如同“工业”这个名词一般，工业机器人的名字比较“沉重”，不像家用机器人那般具备文学色彩。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后出现的，全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具。工业机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。常见机器人涉足的工业领域主要包括：焊接，激光加工，装配，搬运。
想象下一个工业品的制造流程，其核心任务自然是焊接或激光加工。当零部件完成后，需要将零件装配起来，并打包成产品。焊接，激光加工，装配机器人好比是盖房子的三个砌砖工，而搬运机器人就是负责给砌砖工传递材料的帮工。四类机器人协同工作，不可或缺。具体来说，焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末端装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。
激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。该系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。
装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点，主要用于各种电器的制造行业。装配机器人主要用于各种电器制造(如电视机、录音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器)、小型电机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。
搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。
随着人力成本的攀升，无人工厂正逐步涌现，市场对工业机器人的需求持续升温。目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。 汽车制造是一个技术和资金高度密集的产业，也是工业机器人应用最广泛的行业，几乎占到整个工业机器人的一半以上。国产机器人在高端领域占有率较低，因此核心技术例如减速器、控制系统及伺服电机的研发需要更大投入。在我国，工业机器人最初也是应用于汽车和工程机械行业中。在汽车生产中工业机器人是一种主要的制动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用。从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。
第三代工业机器人是一种可融入人类生产、生活环境、与人优势互补、合作互助，进而成为具备可变作业能力的人类助手型机器人。国内企业能否研发“与人共融”的新一代机器人，从而实现对国外企业的弯道超车，我们将拭目以待。
工业机器人促进社会的现代化进程，而农业机器人则是解决温饱问题的得力助手。由春秋战国时期萌芽，封建王朝中得以确立，以刀耕火种、铁犁牛耕为代表的小农经济，现而今，开始被全面机械化生产所代替。除了一些偏远边陲和欠发达地区仍在沿用，在历史长河中起舞弄影两千年的男耕女织文化则难逃消失陨没的命运。当代人只能从语文课本和乡下去体验田园牧歌的乡野魅力和略带荒蛮的人类文明。如今，放眼广袤无垠的平原，取而代之的则是隆隆作响的机械洪流。然而，这是否就是农业发展的终极形态呢?农业机器人出现后，发展很快，许多国家在农业机器人的研制和发展，出现了多种类型农业机器人。全球人口数量激增，给食品安全带来了巨大挑战。为了满足全球对粮食高产、低价和高质的要求，改善和创新农业技术就变得更为迫切。农业机器人则是最有希望解决上述这些问题的技术之一。
目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究，部分研究成果已开始在农业生产中应用。正如机器人在工业生产上可以降低生产成本和提高产品质量一样，在农业生产中机器人也有同样的作用。虽然我国的自动化起步较晚，在此方面的应用研究以及实例都比较匮乏，但是机器人在农业及工业制造上应用的前景却很广阔。
剑桥大学奶牛场，挤奶工作全部由机器人独立完成，无需任何手工。机器人的作用不仅仅是挤奶，还要在挤奶过程中对奶质进行，以确保品质和卫生。挤奶机器人还有一个作用，即自动收集、记录、处理奶牛体质状况，并将其传输到网络上。挤奶机器人的使用，可以提高奶产量20%～50%。
英国是世界上盛产蘑菇的国家，蘑菇种植业已成为排名第二的园艺作物。据统计，人工每年的蘑菇采摘量为11万吨，盈利十分可观。为了提高采摘速度，使人逐步摆脱这一繁重的农活，英国西尔索农机研究所研制出采摘蘑菇机器人。它装有摄像机和视觉图像分析软件，用来鉴别所采摘蘑菇的数量及属于哪个等级，从而决定运作程序。采摘蘑菇机器人在机上的一架红外线测距仪测定出田间蘑菇的高度之后，真空吸柄就会自动地伸向采摘部位，根据需要弯曲和扭转，将采摘的蘑菇及时投入到紧跟其后的运输机中。它每分钟可采摘40个蘑菇，速度是人工的两倍。
在农业生产中，将各种果实分检归类是一项必不可少的农活，往往需要投入大量的劳动力。英国西尔索农机研究所的研究人员开发出一种结构坚固耐用、操作简便的果实分检机器人，从而使果实的分检实现了自动化。它采用光电图像辨别和提升分检机械组合装置，可以在潮湿和泥泞的环境里干活，它能把大个西红柿和小粒樱桃加以区别，然后分检装运，也能将不同大小的土豆分类，并且不会擦伤果实的外皮。
澳大利亚的发明家创造出一种像牧羊犬的机器人，它能在农场上代替传统的放牧劳力（人或牧羊犬）。它使用2D和3D感应器，且内置了全球定位系统，能够根据牛群的运动速度来赶着它们移动。牛群被机器人赶着不断绕圈走，有意思吧。目前，这款机器人还处于测试阶段，效果理想。
美国明尼苏迭州一家公司的研究人员推出的机器人别具一格，它会从不同土壤的实际情况出发，适量施肥。它的准确计算合理地减少了施肥的总量，降低了农业成本。由于施肥科学，使地下水质得以改善。
德国农业专家采用计算机、全球定位系统(GPS)和灵巧的多用途综合，研制出可准确施用除草剂除草的机器人。首先，由农业工人领着机器人在田间行走。在到达杂草多的地块时，它身上的GPS接收器便会显示出确定杂草位置的坐标定位图。农业工人先将这些信息当场按顺序输入便携式计算机，返回场部后再把上述信息数据资料输到拖拉机上的一台计算机里。当他们日后驾驶拖拉机进入田间耕作时，除草机器人便会严密监视行程位置。如果来到杂草区，它的机载杆式相应部分立即启动，让化学除草剂准确地喷撒到所需地点。
西班牙科技人员发明的这种机器人由一台装有计算机的拖拉机、一套光学视觉系统和一个机械手组成，能够从桔子的大小、形状和颜色判断出是否成熟，决定可不可以采摘。它工作的速度极快，每分钟摘柑桔60个而靠手工只能摘8个左右。另外，采摘柑桔机器人通过装有视频器的机械手，能对摘下来的柑桔按大小马上进行分类。
日本国家农业和食品研究发明了一个能够采摘草莓的机器人。该机器人装有一组摄像头，能够精确捕捉草莓的位置，还有配套软件能根据草莓的红色程度来确保机器人采摘的是成熟的草莓。虽然此机器人目前只能采摘草莓，但可以通过修改程序来使机器人采摘其它水果，如葡萄、番茄等。机器人采一个草莓的时间是9秒，如果大范围使用并能保持采摘效率，可以节省农民40%的采摘时间。
目前日本的农业机器人技术居于世界各国之首。在进入21世纪以后，新型多功能农业机器人得到日益广泛地应用，智能化机器人也会在广阔的田野上越来越多地代替手工完成各种农活，第二次农业革命将深入发展。
IHS自动化市场分析师JayTang认为，当前中国农产品价格上涨，食品消费量上升，劳动成本激增以及政府不断投入的补贴是农业机械产量增长的主要驱动力。同时，随着汽车制造的持续扩张和自动化应用的广泛推广，中国已经成为全球机器人市场中发展最快的国家，刺激国内生产迅速增长。
我国已研制成功蔬菜嫁接机器人并成功进行了试验性嫁接生产。由中国农业大学研制的蔬菜机器人解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生长不一致性等难题，可以对蔬菜的砧木和穗木进行自动化嫁接，可广泛用于黄瓜、西瓜、甜瓜等菜苗的嫁接。目前，中国农业大学的科技人员对机器人的机器结构和控制软件进行了改进，提高了机器作业的可靠性及其操作的方便性。蔬菜嫁接机器人的研制成功，为我国发展温室栽培的蔬菜瓜果嫁接的规模化、产业化提供了一种先进的作业设备。我国还成功地研制出了采摘西红柿机器人。它带有彩色摄像头，能够判断果实的生熟。由于位置误差，它采摘的成功率约为 75%，对于实际需要，这个数字是可以接受的。
东北林业大学研制出林木球果采集机器人。机器人可以在较短的林木球果成熟期大量采摘种子，对森林的生态保护、森林的更新以及森林的可持续发展等方面都具有重要的意义，很好地解决了目前在林区仍主要采用人工上树手持专用工具来采摘林木球果的做法。伐根机器人主要用于收集森林采伐剩余物和培育优质工业用材林。它的应用有望克服我国的森林资源危机，改进我国的森林资源利用。
当大众还惊讶于最近十年内互联网浪潮、移动终端的迅速普及时，科幻世界里的机器人大军已走出荧屏，正逐步渗透到社会组织的每一个细胞。从家庭到工厂再到战场，形形色色的机器人专注于其擅长的各个领域，并不断给大众带来惊喜。
提到“机器人”，很多人都会自然而然地把它跟“高科技”、“未来”、“现代化”这些词联系在一起。但事实上，造出机器人的想法自古有之，无论中外古籍，均有不少这方面的记载。在成书于春秋战国时期的古籍《列子&汤问》中，就记载了中国古代著名工匠偃师向周穆王进献能歌善舞的机器人偶的故事。到了唐朝，有关机器人偶的记载就更多了。相传，洛州人殷文亮性情豪迈，喜欢饮酒。他曾用木头制作了一个机器女侍者，并给她穿上锦绣服饰，侍候自己和宾客饮酒。而在杭州有一个叫杨务廉的工匠，制作了一个僧人模样的机器人，它手端化缘铜钵，能学和尚化缘，若有人向钵中投钱，还会给施主行礼答谢，等到钵中钱满，就自动收起钱。在古代西方也有很多关于“造人”的故事。在希腊神话中，火神与匠神赫菲斯托斯就是一个用机械造人的高手。据《荷马史诗》的记载，赫菲斯托斯制造过一种可以独立运作和行动的三足机器人。据说，他还曾奉众神之王宙斯的命令，为克里特国王制作了一个叫“塔罗斯”的巨人机器人。这个机器人事实上是一个机器武士，它的职责是保卫克里特王国不受外敌入侵。它每天都会绕岛三周，用大石头投掷入侵者。不过，后来这个巨人塔罗斯还是被寻找金羊毛的希腊英雄伊阿宋所杀。相比于神话传说，真正设计出有据可考的自驱动、可编程机器人的是文艺复兴时期的艺术与科学大师莱昂纳多&达&芬奇。1495年前后，达&芬奇完成了一幅机器骑士的设计草图，现在的人们常称其为“达&芬奇机器人”。至于当时达&芬奇本人是否真的制造出了这个机器人，如今已经无从考证。不过，现代人根据达&芬奇的设计草图，复原出了这个机器骑士，无非是通过齿轮、转轴、绳索等控制机器人四肢的活动。以上可以看出，机器人古来有之，而且有着形形色色的功能。近十年来，这些存在于古人幻想和现代科幻片记载中的机器人技术早已渗透到了我们生活的方方面面，古人的理想逐渐变成了现实。那么现代社会中的机器人都在干什么？它们在现代社会生活和生产中又都扮演着什么角色呢？让我们从以下两个个方面来看看。
家居生活领域
家庭服务机器人是为人类服务的特种机器人，能够代替人完成家庭服务工作的机器人。以前，家庭服务机器人的概念还和普通老百姓的生活相隔甚远，广大消费者还体会不到家庭服务机器人的科技进步给生活带来的便捷。而如今，越来越多的消费者正在使用家庭服务机器人产品，概念不再是概念，而是通过产品让消费者感受到了实实在在的贴心服务。例如，地面清洁机器人地宝、自动擦窗机器人窗宝、空气净化机器人等已经走进了很多家庭。作为机器人家庭的重要成员，服务机器人起步虽晚但发展迅速。专家指出，未来的机器人将不仅仅局限在繁重的生产加工现场，办公室、家庭、停车场、购物商场、餐厅、酒店、工厂、户外探险、深海采掘等都会有机器人的身影，服务机器人的应用前景十分广阔。家用机器人设计的初衷是用来缓解“家务大战”，将家庭成员从家务中解放出来。回顾下日常的家务吧——扫地，拖地，割草。当然，成了家的“社会人”还得带孩子等等。是不是让人头疼？别担心，看看机器人是怎么代工的吧。
还在为打扫房间烦恼？是你的最佳选择：只需轻轻将它放置在屋子中央，然后就可以做你想做的事情去了，iRobot机器人会为你做一切，从墙角到家具底下，保证都一尘不染！iRobot机器人可以自动检测房间的布局，并自动规划打扫路径，能吸取房间的灰尘微立，清扫房间的宠物毛发、瓜子壳和食物残渣等房间垃圾能定时清扫，在主人不在家的时候，iRobot机器人吸尘器照样可以清扫，iRobot机器人高9.2厘米，可以清扫到床下和沙发下的垃圾。扫完地了，谁来帮忙拖地？Scooba机器人会将地板弄湿，撒上去污剂，然后擦拭地板并且吸走脏水，之后再用橡胶滚轴来一次最终清洁。大部分家务活可以不用理会，结果也坏不到哪里去。但是，亲自上阵修剪草坪却可以把你害惨。草坪修剪机器领域的竞争很大，RobomowRS则是最新推出的一款。你就可以随心所欲地让这款机器剪草坪，并且当电量不足时自动返回充电装置去充电。它是电动的，所以相比于传统割草机，噪音不再是个问题。带孩子也很烦人？美国匹兹堡一家公司4mons制造了全自动婴儿车rockaRoo。它每秒钟可以追踪婴儿的重心和睡姿好几百次，并且能用利用固定在婴儿车底部的活动椅来重复婴儿的摇晃动作。
当空出两只手来，在家里是不是有点无聊？当独自一人在家或年老时独居是否感到深深的孤独？此时此刻，情感类陪伴机器人来了！需要伴侣还是保姆？随你挑！Pepper是一款比你对象更深情的机器人伴侣。Pepper被描述为“情感机器人”，她能够通过判断人类的面部表情和语调的方式，“读”出人类情感。当你跟他聊天时，说不定她还会插嘴说一些幽默话哦。我的天！若干年后，估计会有人如此感叹：此生有此伴侣，足矣。Jibo是家用机器人“保姆”中的佼佼者。作为一名私人助理，Jibo牢记日历上的重要事件和时间表，及时提醒主人。它分配好每个家庭成员的信息来识别不同人。Jibo检测行动、声音和微笑来决定最优取片机会。Jibo还会讲故事，用音效、图形、情感还有恰当的移动参与讨论。
人们倾向于让机器人完成自己做不了或不愿完成的任务，当然最好还能娱乐自己。在未来，大批解放及延伸人类双手的家用机器人即将到来，例如叠衣服机器人，家用监控机器人，擦玻璃机器人等。由于中国市场家用机器人起步晚，目前需求集中在清洁上。随着老龄化趋势发展，老年护理机器人将成为未来服务机器人市场的新星。
机器人时代已拉开序幕，随着技术的发展和数字产品的价格下降，家庭服务机器人必将成为未来数字家庭的主导。家用机器人生产厂商iRobot的最高科林&安格尔所说：“我认为，完全有理由想象，10年之后每个家庭都将拥有一台机器人。”
2军事应用领域
家用机器人改善了我们的家庭环境，而军用机器人将是保证国泰民安最可靠的守护神。机器人从军虽晚于其他行业，但自60年代在印支战场崭露头角以来，日益受到各国军界的重视。作为一支新军，眼下虽然还难有作为，但其巨大的军事潜力，超人的作战效能，预示着机器人在未来的战争舞台上是一支不可忽视的军事力量。
军用机器人是一种用于军事领域的具有某种仿人功能的自动机。军事机器人是指为了军事目的而研制的自动机器人，在未来战争中，自动机器人士兵以后成为对敌作战的军事行动的绝对主力。军事机器人可以在毒气、冲击波、热辐射等袭击等极为恶劣的环境下继续工作，不会感觉到疼痛，服从命令听从指挥，可以严格地服从命令听从指挥，有利于战事分局和对武力掌控。目前，一些国家正在组建机器人部队，一些军队的机器人已开始执行侦察和监视任务，替代士兵站岗放哨、排雷除爆。军事机器人使用环境主要包括：海、陆、空。而无人艇，“剑”式机器人和无人机则是这些领域的佼佼者。
无人艇可执行搜索监视、水下测绘制图、情报收集、水雷对抗、两栖战、特种战和港口防御等任务。无人艇不仅可充当“水雷杀手”和“水下侦察机”，甚至可直接攻击敌方舰艇。尤其是隐蔽性强的无人艇，更可充当核潜艇和水面舰艇等载人平台的“前出装备”，在扩大载人舰艇作战范围的同时，使其与危险目标保持较远的距离，提升载人舰艇的生存能力。
“剑”式机器人的全称是“观察、侦察与探测特种武器系统”，它是“魔爪”机器人的改进版。“魔爪”机器人因在阿富汗战争和伊拉克战争中承担排除炸弹的任务而名声大噪。而“剑”式机器人的功能明显地又高出一筹。它能够连续不间断向敌方发射数百发枪弹及火箭弹，命中精度极高，对于清剿隐藏在房屋里的武装分子特别有效。操控人员可以从窗户把机器人扔进去，然后利用携带的探测装备对屋内环境进行侦察，一旦发现目标，就可以开枪射击，将敌人击毙。这极大降低了部队人员在城市战中的伤亡率。
无人机应该是一种无人驾驶飞行器，被称为空中机器人的无人机是军用机器人中发展最快的家族，从1913年第一台自动驾驶仪问世以来，无人机的基本类型已达到300多种，在世界市场上销售的无人机有40多种。纵观无人机发展的历史，可以说现代战争是无人机发展的动力，高新技术的发展是它不断进步的基础。从大的分类来看，无人机包括无人侦察机、无人攻击机和无人靶机。无人侦察机用于获取敌方的情报；无人攻击机用于攻击对方的一些地面甚至空中目标。无人机当靶机主要用于武器的试验，比如测试地空导弹、空空导弹打击的效果。这是目前无人机应用较多的领域。另外无人机还可以当通讯的中转平台或者作为无人的电子干扰机。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，备受世界各国军队的青睐。
有专家预言拥有自主状态的智能武装机器人时代即将到来，这类机器人将包含一个不需人为指令便可以搜索、识别、甚至向目标开火的装置。而未来的“机器陆军”将从战术和战略上为军事领域带来巨大变革。鉴于军用机器人的强大作战能力，机器换人势不可挡。印度总理辛格预测：不久后将一半是机器人,一半是真正的士兵。法新社进一步预言：未来将由冷酷的机器人来打。面对无情的战争机器，普通百姓的出路在哪？机器人设计师戴维o汉森给出了自己的答案：“随着机器人的杀伤能力不断提高,植入同情心可能是我们未来的希望种子。”
请注意，一大拨机器人即将来袭！面对这些长相各异、各具神通的家伙们，我们要做的是调整自己狭隘的世界观，接纳未来社会的新成员。如果觉得军事机器人太遥远，那就好好学习防止工业机器人抢了自己饭碗吧。当然，如果有闲钱，买个家用机器人玩}