仿人机器人的发展进程和社会意义

刘皓洋，吴 波，李继旺

科技飞速发展，机器人也不再只以单一的形式存在，市场上各种形态的机器人层出不穷，而仿人机器人集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术等多门科学于一体，它的一举一动可以像人一样，甚至可以拥有与人类相似的外貌、思维、情感。人类把很多的期待寄托在这类机器人身上，自此，仿人机器人开始问世，可以说，仿人机器人代表着一个国家的高科技发展水平[1]。

1 仿人机器人的发展历程

仿人机器人的发展进程包括国内外的设计制造史，每个国家有代表性的仿人机器人，以及技术层面的有关于机械结构、系统控制的变革和创新。

1.1 发展史

20世纪60年代末一些国家开始着手研究仿人机器人。在此领域的研究最为深入的当属日本、美国和韩国，日本以来自早稻田大学加藤一郎教授为首，组成大学和企业之间的联合研究组织来研究仿人机器人，1973年研制出了WABOT-1，它是世界上第一台具有真正意义的仿人机器人，2000年日本本田公司研制出了ASIMO，它是全球最早具备人类双足行走能力的类人型机器人，日本比较侧重于机器人外形的仿真，美国则侧重于模拟人脑，韩国重点发展服务型机器人，虽然中国对于仿人机器人的研究起步相对较晚，但国防科技大学也于2001年12月独立研制出了属于中国的第一台仿人机器人[2]。目前，我国正在大力开展机器人方面的竞赛，鼓励学生去学习机器人的相关知识，激发学习热情，鼓励科技教育，推动科技教育在中小学的全面覆盖和影响。

1.2 技术革新

结合现当代仿人机器人研究领域的发展形式，我们得知仿人机器人的运动结构和控制形式多种多样。

在机械运动结构方面，仿人机器人结构精巧，自由度高，运动灵活。多数仿人机器人通过进行各关节的调节可以控制重心稳定。相比于其他机器人结构，仿人机器人依靠自身灵巧的结构更适于在较复杂环境中运作。大部分仿人机器人的步态是依照人的相应动作进行设计的，部分仿人机器人依靠分析构造的方法进行机构设计，但较为复杂和困难。

在控制系统方面，一个能灵活运作的机器人，控制系统就如同其大脑一样，起到了决定性的作用。

在各类机器人比赛中，我们经常会用到基于单片机控制的机器人。单片机通过运行相应程序代码，就能使机器人完成相应的动作。当然，控制系统只有单片机是远远不够的，一套完整的机器人控制系统要包含硬件系统，控制系统、输入输出设备、传感器等重要部分。它们各司其职，协调统一，共同实现机器人相关动作的运行。

在此，以大学机器人比赛中常用的双足循迹机器人为例。双足循迹机器人是一种仿人机器人。它通过模仿人的动作来执行规定操作。赛用双足循迹机器人主要由机器人机械硬件部分和控制系统部分组成，其中控制部分占比很重。在比赛中，机器人需要沿赛道轨迹线进行竞走动作。在行进过程中，机器人需要通过自身传感器实时监控自己与规定轨迹的偏离差，并将数据实时传入控制系统，以便快速进行调整[3]。这种闭环控制使得机器人能够按照规定路线行进，避免脱离赛道轨迹。

双足循迹机器人的控制系统结构较为基础和典型，大多数机器人的控制系统与之类似。随着智能制造，人工智能的崛起，现当代机器人的控制领域有着飞速的发展。控制发展的核心是算法的发展，比如较为简单的选用摄像头作为传感器的双足循迹机器人，图像处理算法是整个控制流程的核心所在。但对于仿人足球机器人，人形救援机器人等较为复杂的仿人机器人，显然单靠图像处理算法并不能完成一系列复杂动作，这时候就需要一种更为复杂的控制形态出现。对于需要进行更为智慧思考的机器人来说，有着像人一样的学习能力便可以完成更多复杂的动作，这便是深入学习领域的产生的原因。深入学习可以使机器人结合以往的经验对随机复杂环境进行判断处理而不需要进行人为干预。很显然，这种控制算法在面对更为复杂多变的环境中更为高级，更为实用，拥有深度学习能力的仿人机器人将是未来仿人机器人发展的重要方向。

2 仿人机器人的社会意义

现实中设计出来的机器人是为人类服务的，现如今，越来越多的仿人机器人走进了人们的生活，充当着各种各样的角色，但与此同时也引起了人们对于其伦理道德和法律层面的约束。

2.1 实际应用

在现代社会，各式各样的仿人机器人已经出现在公众面前甚至应用，目前处于热度最高的仿人机器人包括仿人服务机器人、仿人足球机器人、仿人医疗机器人等。

2.1.1 服务机器人

根据国际定义，服务机器人与一般的工业机器人不同，服务机器人是一种以完成有利于人类健康的服务工作，并定位于服务的机器人[4]。服务机器人可以帮助人们进行打扫家务、教育、娱乐等活动，提高人们的生活质量。仿人服务机器人具有人形特征，并且大多可以进行语音交流和动作交互。

仿人服务机器人内置多种传感器、摄像头，可以充分模拟人与人之间的交互，并且可以通过深度学习算法，通过云端对人类语言进行语义分析，让机器人可以准确理解说话人的意图，从而进行无障碍的交流。可运用于多种场合，包括大型商场、家庭等，比如智能迎宾机器人，具有语音对话、视频讲解、身份识别、智能导航等多项功能，可进行迎宾、展厅接待讲解、银行服务、商场导购等多项应用。

2.1.2 医疗机器人

医疗服务机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗以及健康服务等方面的机器人，主要用于患者的救援、医疗、康复或健康信息服务，是一种智能型服务机器人[5]。医疗机器人可以提高患者医疗的品质与要求，给予患者更好的医疗体验，也可以辅助医生进行医疗工作，为医生提供相关的医疗工作。仿人医疗机器人可分为康复机器人与手术机器人。康复机器人可以对人体康复进行评估，通过康复规律，给予人体康复训练方案并辅助人体进行康复训练。手术机器人是一种智能化的手术平台。手术机器人已运用于多个临床学科。其中达芬奇机器人影响最广，它可以进行三维成像、触觉反馈和宽带远距离控制，可以进行多项手术工作[6]。

2.2 伦理

对于未知的事情，我们要做到未雨绸缪，当机器人越来越接近人类，它们也需要有一套属于自己的道德标准，以确保人类的主体地位不被动摇，文明得以延续。

英国出台首个机器人伦理标准，是由英国标准协会发布的一个官方指南，针对于机器人设计者，机器人生产制造者提出的一系列严格、细致的要求，目的是让他们设计出来的机器人符合伦理规范，相比较于机器人三守则[7]，这份指南更加具体，更加全面，告知我们什么怎样才能做出健康的安全的机器人。

对于恐怖谷理论[8]，可以理解为横坐标是机器人与人的相似程度，纵坐标是人对机器人的好感度，人类会对行为举止极其像人但是又不是人的东西感到恐惧，因为人类害怕自己无法掌控局面，生命受到威胁。

要想使机器人能像人一样思考，一种方法就是基于深度学习的方法建立模拟人脑进行分析学习的神经网络。这项技术不再通过编写程序，让机器按照某种既定方式完成任务。面对问题，机器将通过模拟高达数十万次不同的解决方式，自己探索出最成功策略。因此它们需要海量的数据来支撑，这些数据的来源一般都是互联网，互联网上的信息十分混杂，包罗万象，有积极的，有消极的，但机器人无法分辨正误，人类也不能知道它们到底会做什么，说什么，会带来什么的影响，就目前的技术而言，是无法达到机器人大脑训练数据过程的公开透明的。因此，可能给人类带来的影响有，第一，可能会表现出对人类的性别歧视，具有种族主义倾向，缺乏对多元文化的尊重；第二，人类过度依赖于机器人；第三，影响经济的发展和人类的就业。

2.3 法律

仿人机器人涉及的法律有侵犯肖像权，有些仿人机器人是仿照明星和名人的外形设计的，比如：人形机器人索菲亚[9]，“姚明”高仿真人投篮机器人[10]。这样做一方面可以迅速集中社会的注意力，占领市场，另一方面是名人的肖像、声音、身材、神态等资源信息披露程度高，容易获取到，会使制作出的仿人机器人更加逼真。信息化时代，科技手段不断精进，这类仿人机器人会被不法分子作为谋取利益的工具，隐藏着极大的风险。全国人大常委会2019年4月发布的《民法典人格权编（草案二次审议稿）》，其中第799条第一款规定：“任何组织或者个人不得以丑化、污损，或者利用信息技术手段伪造等方式侵害他人的肖像权。未经肖像权人同意，不得制作、使用、公开肖像权人的肖像，但是法律另有规定的除外。”[11]我们应该借鉴国际经验，逐步制定和完善我国的人工智能和机器人技术风险治理规范，为创建人机和谐共生的智能社会提供有效的制度保障。

3 仿人机器人的发展现状及展望

国内，目前来讲大型的仿人机器人研发公司、大型仿人机器人研究研发的创业团队数量较少，一些科研机构和某些大学的实验室在进行大型仿人机器人的研究。

国外，有代表性的仿人机器人有日本本田公司研发的ASIMO机器人，已经能够完成跑、跳、在不平整的地面上行走运动，语音及其识别，自动检测环境等，法国机器人公司Aldebaran Robotics的NAO机器人拥有与人类一样的肢体语言，能够听、看、说，与人互动，机器人互相之间也能互动。由于这款机器人具有可爱的仿人外形，且达到一定的人工智能水平，NAO机器人已经被用于特殊教育领域，缓解和调节自闭症儿童的状态，其应用领域广泛，设计也比较完善和成熟，认可度高。还有波士顿动力公司的Atlas,能够完成一定难度的动作，身体具有一定的协调性[12]。

不论是国内还是国外，仿人机器人的发展都没有达到非常完备的性能状态，还需不断探索，不断学习，不断尝试，国内已有公司完成三代机器人的研发，能够实现直立行走、上下台阶等动作，在目前仿人机器人的市场还未完全打开时，通过“产学合作”的模式来壮大自己，可以培养青少年的创新精神和实践能力。

仿人机器人的市场前景十分可观。在将来的5年左右，医疗机器人和服务类机器人的应用规模会持续扩大，影响范围会更广，在将来的15年左右，医疗机器人和服务类机器人的订单将会占据机器人市场的一半左右。

4 结语

随着科技水平的不断发展，人们的理论联系实际的能力不断增强，目前，国内外仿人机器人大多数都处于研发，试行阶段。我国也要抓住机遇，面对挑战，加强相关人才的培养与储备，尝试研发重点核心零部件，大力发展机器人企业。国外许多国家，也都将仿人机器人的发展作为科研重点，一些发达国家的研发水平会更加超前。仿人机器人的外形特点会更能赢得人类的好感，它是社会发展，经济发展和科学技术发展到某一特定阶段的产物，未来，技术，经济，社会相互融合，会为仿人机器人创造出更加光明的未来，人类的生活也会因仿人机器人的存在更加美好。