大话机器人

主要内容包括：机器人的概念、古代机器人和科幻机器人、机器人发展历程、机器人当前应用、未来发展趋势以及与人相关的伦理问题。

高德东 分别于2007年和2017年获得清华大学机械电子工程专业硕士学位和浙江大学机械电子工程专业博士学位，现为青海大学机械工程学院教授。主要研究方向包括：计算机辅助医疗工程、制造业信息化和光伏系统运维技术等。2014 年入选青海省第九批自然科学与工程技术学科带头人，2016 年入选青海省高端创新人才“千人计划”拔尖人才，2018 年获得第九批青海省高等学校骨干教师称号，发表期刊和会议学术论文 40 余篇。

前言第0章  绪论  / 10.1  机器人适应新形势需要  / 10.1.1  工业4.0  / 20.1.2  中国制造2025  / 30.2  机器人教育现状  / 40.2.1  美日机器人教育  / 50.2.2  我国机器人教育  / 60.3  新工科背景下的机器人学科  / 100.3.1  新工科理念  / 100.3.2  机器人学科发展  / 110.4  本书结构  / 12章  众说纷纭，我才是机器人  / 131.1  “机器人”词汇的源头和内涵  / 131.1.1  Robot一词的来源  / 141.1.2  机器人学的来源  / 151.2  机器人的定义  / 161.2.1  机器人的原始含义  / 161.2.2  机器人的多角度定义  / 171.2.3  机器人相关学术期刊  / 211.3  机器人的分类  / 221.3.1  按照应用场景分类  / 221.3.2  按照移动性能分类  / 231.3.3  按照驱动形式分类  / 261.3.4  按照智能水平分类  / 281.3.5  按照机械结构分类  / 291.3.6  按照控制方式分类  / 341.3.7  按照社交能力分类  / 351.4  机器人组成部件和技术参数  / 361.4.1  机器人组成部件  / 361.4.2  机器人的性能指标和技术参数  / 401.5  本章小结  / 43内容总结  / 43问题思考  / 43第2章  前世来生，我并非机器  / 442.1  从东西方科学技术谈起  / 442.2  中国古代“机器人”记载  / 462.2.1  记载古代“机器人”的古籍  / 462.2.2  战国之前的“机器人”记录  / 472.2.3  秦汉至南北朝时期“机器人”  / 492.2.4  隋唐至宋元时期“机器人”  / 552.2.5  明清时期“机器人”  / 592.2.6  中国古代“机器人”总结  / 602.3  国外古代“机器人”记载  / 622.3.1  古希腊时期机械装置  / 632.3.2  14世纪之前的记录  / 652.3.3  15～18世纪期间的“机器人”  / 662.3.4  机器人“误入歧途”  / 722.4  现代机器人幻想  / 742.4.1  科幻小说中的机器人  / 752.4.2  电影作品中的机器人  / 762.4.3  科幻作品中的技术反思  / 852.5  本章小结  / 86内容总结  / 86问题思考  / 87第3章  机器进化，我的前半生  / 883.1  总体发展历程  / 883.2  代机器人时期  / 903.2.1  工业机器人走向应用  / 913.2.2  机器人运动学理论发展  / 923.3  第二代机器人时期  / 943.3.1  早期的感知型机器人  / 943.3.2  信息技术推动工业机器人实用化  / 983.3.3  工业机器人走向成熟（20世纪80年代）  / 1003.3.4  服务机器人应用（20世纪90年代）  / 1043.4  第三代机器人时期  / 1073.4.1  图灵和人工智能  / 1083.4.2  早期的智能机器人  / 1093.4.3  典型的人工智能系统  / 1123.4.4  仿人智能型机器人  / 1143.5  智能机器人关键技术  / 1233.5.1  多传感器信息融合  / 1233.5.2  导航与定位  / 1243.5.3  路径规划  / 1253.5.4  智能控制  / 1263.5.5  人机接口技术  / 1293.6  中国机器人的发展历程  / 1313.6.1  20世纪70年代萌芽期  / 1323.6.2  20世纪80年代开发期  / 1323.6.3  20世纪90年代实用化期  / 1343.6.4  21世纪高速发展期  / 1353.7  本章小结  / 138内容总结  / 138问题思考  / 139第4章  无处不在，我向人回归  / 1404.1  全球机器人战略  / 1404.1.1  各国机器人战略  / 1414.1.2  中国机器人市场  / 1424.2  工业机器人  / 1434.2.1  全球工业机器人市场  / 1434.2.2  搬运机器人  / 1464.2.3  焊接机器人  / 1494.2.4  装配机器人  / 1534.2.5  打磨抛光机器人  / 1604.2.6  智能化产线  / 1614.3  服务机器人  / 1634.3.1  家用服务机器人  / 1634.3.2  医疗服务机器人市场  / 1694.3.3  外科手术机器人  / 1694.3.4  国产医疗机器人  / 1724.3.5  康复机器人  / 1754.3.6  人工智能诊疗系统  / 1824.3.7  公共服务机器人  / 1854.4  特种机器人  / 1904.4.1  救援机器人  / 1904.4.2  军用机器人  / 1944.4.3  水下机器人  / 2014.4.4  微型机器人  / 2084.4.5  无人机及无人驾驶汽车  / 2104.5  本章小结  / 214内容总结  / 214问题思考  / 215第5章  机器或人，谁是我的未来  / 2165.1  机器人未来发展方向  / 2175.1.1  机器人发展图景  / 2175.1.2  向机器属性发展  / 2195.1.3  向人的属性发展  / 2215.2  未来具有前景的机器人技术  / 2225.2.1  软体机器人技术  / 2235.2.2  液态金属机器人  / 2245.2.3  纳米医疗机器人  / 2255.2.4  生机电和脑电控制机器人  / 2265.2.5  会话式智能交互机器人  / 2285.2.6  情感和两性机器人  / 2295.3  机器人伦理问题  / 2335.3.1  机器人伦理事件  / 2335.3.2  机器人伦理学形成  / 2375.3.3  机器人伦理学研究焦点  / 2405.3.4  机器人技术伦理问题的对策  / 2465.4  本章小结  / 251内容总结  / 251问题思考  / 252附录A  机器人与人工智能相关

我从2012年起讲授“机器人技术基础”课程，每年都在试卷最后留一道题：“请对本课程教学提出自己的建议并给出改进方法。”5年来学生对课程提出了很多好的建议和要求，其中最集中的有两个：一个是要求在课件中多加一些图片和视频；另一个是要求自己动手制作机器人。于是，我努力改造课程的实验条件，但限于课程主要讲授机器人运动学、动力学、路径规划等理论，似乎很难添加更多的视频素材来丰富课程内容。进一步了解学生的需求，发现他们实际上更想了解机器人现在的应用程度和领域，而对机器人理论本身感到枯燥和乏味。带着学生的这个需求，我一直都在思考如何更好地讲授机器人课程。就机电专业而言，学生在接受机器人理论课程之前，的确对机器人应用需求了解不多，而繁复的理论公式确实会使他们感到厌烦，初次接触理论也许会打击许多学生的机器人梦想。如果在这个课程之前有个引导，让他们首先了解应用需求，可能会更利于调动他们对机器人的兴致，以及钻研机器人理论的积极性。这是我编写本书的一个最初目的——引导学生对机器人的兴趣，让他们更愿意听我的课。“中国制造 2025”战略提出以后，机器人更是无处不在，尤其深入到家庭、银行、餐饮、教学等各个领域。机器人与其他学科领域的交叉融合越来越多，各领域人士也迫切希望从不同角度去了解机器人。什么才是机器人，机器人从哪里来，机器人和人有哪些相似和相异之处，我们应该如何与机器人相处？从2015年开始，我就注意搜集这方面的资料和视频，给学生在课上做一些补充。自2017年“新工科”概念提出后，学科交叉融合在脑海中盘旋很久， 我觉得可以给其他专业的学生讲解一下机器人，一方面可以推广机器人教育，另一方面也可深化多学科的交叉教育。在不断的思考中，我决定开设一门面向全校各专业的公共素质选修课程——大话机器人。这一设想也得到了学校很多部门的帮助和关心。于是我便正式开始撰写课程讲义，着手准备本书的内容。起初，我只是想介绍机器人当前应用的相关内容，但在准备材料时，我发现除了机器人理论外，机器人历史仍然是一门大学问，尤其是中国古代便有那么多的“机器人”案例，令我很兴奋。在讲课时，我不断将自己阅读到的材料融合，并按照一定的逻辑整理出来，尽量让学生厘清机器人发展和应用的脉络，最终形成了本书的内容，涵盖机器人概念、古代“机器人”和科幻机器人、机器人发展历程、机器人当前应用、未来发展趋势以及与人相关的伦理问题。内容很庞杂，我尽量以时间为序来整理，但限于能力可能还有许多不足和匮乏，尤其是对于当前应用情况。在准备资料时，我发现期刊论文或会议论文集远远不能满足需求，而正是各种新闻报道让我看到机器人已经深入各个行业领域，正在改变着我们的生活和价值观。在我编写本书的过程中，社会上发生了很多事情，尤其触动我的是医疗资源匮乏和高额诊疗费，我便更多关注了一下机器人在医疗工程上的应用。相信未来机器人与人工智能结合的机器人医生会走入社区，为普通病患诊疗，更多地惠及普通民众；而癌症这一类高危病症，借助人工智能也可能有更好的早期诊疗方案，提高治愈率并延长生命。以上是我写作本书的来由。本书比较适合引导大学低年级近机类专业学生，提升他们对机器人的兴趣，也适用于各领域机器人普及教育。最后，我要感谢我的妻子王珊，她给予我很多写作的思路，也为我整理了部分资料； 感谢陈秀明老师，她提醒我开设机器人公共素质选修课，使我有了写作动机，同时在机器人伦理方面她也给了有益的建议。感谢我的研究生赵诗剑、赵梦潇、王俊杰、杨磊、王林泽、江平、杭茂荛和付佳杰等，他们为我准备课件，并协助整理了部分资料和文献。也向书中所引用文献的作者们表示感谢。同时，感谢青海大学教务处对我出版本书的支持。杨叔子先生在《机械控制工程基础》一书的序言里引用了《诗经》里的一句话：嘤其鸣矣，求其友声。我在这里也借用一下。虽然怀着很好的目的去写书，希望营造一个机器人学习的良好氛围，但由于个人认知和能力限制，不免有许多疏漏和不当之处，也请各位读者批评指正。高德东    于青海大学