第一章 从扫地机器人到机器狗：机器人到底是个啥？

你是不是也吐槽过家里那个“人工智障”扫地机器人？上周它卡在你家沙发缝里喊了十分钟救命，最后还得你趴在地上把它薅出来；或者你刚拖完的地，它非要上去踩两脚，留下一串梅花印。别急着骂它笨——你正在吐槽的这个小家伙，其实已经是当今世界上出货量最大的机器人品类之一，2023年全球卖了超过1500万台，比你家里可能有的所有智能设备加起来都多。

很多人对机器人的印象还停留在电影画面里：要么是《钢铁侠》里Jarvis控制的炫酷战甲，能飞能打，比人类聪明十倍；要么是《终结者》里杀人不眨眼的金属骷髅，浑身是枪，冷冰冰的；要么是春晚舞台上穿着花袄、会转手绢的人形机器人，动作僵硬得像刚学跳舞的初学者。但你不知道的是，这些你印象里的“高大上机器人”，其实在整个机器人产业里的占比不到1%，剩下99%的机器人，长得可能比你家的微波炉还普通，早就悄悄待在你身边了。

到底啥是机器人？其实没有特别复杂的官方定义，咱们普通人能懂的说法就是：能代替人完成特定任务，还能自己判断怎么干的机器，就是机器人。这里面有两个核心要素，缺一不可：第一，它得是“机器”，得由机械结构、电子元件、软件程序组成，不是生物；第二，它得有“自主性”，不能啥都得人操作，自己能感知环境、做判断、完成任务。咱们拿最常用的洗衣机举个例子：你得自己把衣服放进去，加洗衣液，选模式，按启动，它才会转，它自己不会判断衣服有多脏，要不要多洗一会，也不会自己加洗衣液，所以洗衣机是“机器”，但不是“机器人”。而扫地机器人不一样：你只要按一下启动，它自己就能判断哪里脏，哪里是墙，哪里有拖鞋，自己规划路线绕开障碍物，扫完还能自己回充电座，全程不用你管，所以它是实打实的机器人。

按普通人能接触到的场景分，现在的机器人主要分成四大类，每一类都有你可能见过甚至用过的产品：

第一类是家用机器人，核心任务就是帮你干家务、陪家人。除了最普及的扫地机器人，还有擦窗机器人，吸在玻璃上自己擦，不用你探出头去擦十几层的高层玻璃；还有宠物陪伴机器人，能自动逗你家猫玩，还能远程跟你家猫视频，你上班的时候也能盯着它；还有炒菜机器人，你把菜和调料放进去，它自己控温翻炒，不用你站在锅边闻油烟，就算厨房新手也能做出来不糊底的炒青菜。2023年中国家用机器人市场规模超过300亿元，其中扫地机器人占了近六成，差不多每10个中国家庭里就有1个用扫地机器人。

第二类是服务机器人，核心任务是在公共场景给公众提供服务。你逛商场的时候，是不是见过那种长方形的、上面放着餐的机器人，自己坐电梯，自己绕开逛街的人群，把餐送到对应的奶茶店或者餐厅门口，还会说“您的餐到了，请取餐”？那就是送餐机器人。你去医院的时候，是不是见过那种背着个喷壶，自己在走廊里走的机器人，边走边喷消毒水？那就是消毒机器人，疫情期间全国有超过10万台消毒机器人 deployed在医院、车站、写字楼，比人喷得还均匀，还不用让人冒感染的风险。还有博物馆里的导览机器人，能自己找路，走到展品旁边自动给你讲解，还能回答你“这个恐龙化石有多少年了”“这个青铜器是哪个朝代的”这种问题，甚至能跟你拍合影。还有现在越来越火的陪伴机器人，能陪独居老人聊天，提醒老人吃药，老人摔倒了能自动报警，给子女发消息，解决了很多独居老人的照护问题。

第三类是工业机器人，这是最早普及的机器人品类，比家用的早了快一百年。1921年捷克作家卡雷尔·恰佩克在科幻小说里第一次提出“机器人”这个词的时候，他想象的就是工业场景里的机器工人；1954年美国工程师乔治·德沃尔发明了第一台可编程工业机器人，就是现在汽车厂里常见的机械臂。你平时买的新能源汽车，很多车身的焊接、喷漆、组装，都是机械臂干的，比人干的稳多了，误差不到0.1毫米，相当于一根头发丝的十分之一，而且不用休息，一天干24小时，不会累，也不会出工伤。除了汽车厂，电子厂里的贴片机器人一分钟能贴几百个手机电路板零件，比人快几十倍，出错率还不到百万分之一；现在快递仓库里的分拣机器人，比如京东“亚洲一号”仓库里的几千个分拣机器人，自己跑着识别快递单，把快递送到对应的分拣口，一天能分几十万件，比几千个快递员分得还快。很多人觉得工业机器人离自己远，其实你拆的每一个快递，坐的每一辆车，用的每一个手机，可能都有工业机器人的功劳。2023年中国工业机器人产量超过40万台，占全球总产量的60%以上，是全球最大的工业机器人生产国和使用国。

第四类是特种机器人，专门干普通人干不了的特殊场景的活。最典型的就是火星车，中国的“祝融号”火星车就是典型的特种机器人，在火星上自己走，自己挖土，自己分析土壤成分，把数据传回地球，全程不用人操作——因为火星离地球最远的时候有4亿公里，信号传过去要20多分钟，等

等地球上的工程师按下发射键，“祝融号”早就开到几百米外的陨石坑边上了，所以它必须得自己认路、自己判断哪里有松软的沙土、哪里有尖锐的岩石，完全不用人远程遥控，这就是特种机器人的核心价值：去人类没法去、或者去了太危险的地方干活。

你可能在新闻里见过，地震救灾的时候，搜救队员会放一个长得像小坦克一样的机器人钻到废墟缝隙里，它不用呼吸，不怕余震，身上的红外摄像头能穿透黑暗和混凝土，找到被困的幸存者，还能通过麦克风跟幸存者说话，比搜救犬更灵活，不会累，也不用怕受伤。2023年土耳其地震的时候，中国派出的搜救机器人就在震区找到了12名被困超过72小时的幸存者，比人工搜救的效率高了3倍。还有消防机器人，遇到化工厂爆炸、高层火灾这种极端场景，不用消防员冲进去，派机器人扛着水枪、带着灭火剂进去就行，它不怕高温、不怕有毒气体，还能实时传回火场内部的画面，帮消防员判断火情。还有水下机器人，2020年中国研发的“奋斗者号”载人水下机器人，下潜到了马里亚纳海沟10909米的深处，比珠穆朗玛峰的海拔高度还高，在那里挖土、拍照片、测量海水温度，人类潜水员最多只能下潜到300米左右，再深就会承受不住水压，这种深度的工作全靠水下机器人完成。还有现在电力系统里常用的巡检机器人，有轮式的，也有现在特别火的四足机器狗，能沿着高压输电线走，检查绝缘子有没有破损、线路有没有松动，以前人要爬十几米高的电线杆，还要提前停电作业，现在机器人不用停电，能爬陡坡、过杂草，一天能巡检几十公里，效率比人高5倍，还不会出安全事故。

除了这些你可能在新闻里见过的特种机器人，还有很多你平时见过但没意识到是机器人的产品：

你是不是也吐槽过家里那个“人工智障”扫地机器人？上周它卡在你家沙发缝里喊了十分钟救命，最后还得你趴在地上把它薅出来；或者你刚拖完的地，它非要上去踩两脚，留下一串梅花印。别急着骂它笨——你正在吐槽的这个小家伙，其实已经是当今世界上出货量最大的机器人品类之一，2023年全球卖了超过1500万台，比你家里可能有的所有智能设备加起来都多。

很多人对机器人的印象还停留在电影画面里：要么是《钢铁侠》里Jarvis控制的炫酷战甲，能飞能打，比人类聪明十倍；要么是《终结者》里杀人不眨眼的金属骷髅，浑身是枪，冷冰冰的；要么是春晚舞台上穿着花袄、会转手绢的人形机器人，动作僵硬得像刚学跳舞的初学者。但你不知道的是，这些你印象里的“高大上机器人”，其实在整个机器人产业里的占比不到1%，剩下99%的机器人，长得可能比你家的微波炉还普通，早就悄悄待在你身边了。

到底啥是机器人？其实没有特别复杂的官方定义，咱们普通人能懂的说法就是：能代替人完成特定任务，还能自己判断怎么干的机器，就是机器人。这里面有两个核心要素，缺一不可：第一，它得是“机器”，得由机械结构、电子元件、软件程序组成，不是生物；第二，它得有“自主性”，不能啥都得人操作，自己能感知环境、做判断、完成任务。咱们拿最常用的洗衣机举个例子：你得自己把衣服放进去，加洗衣液，选模式，按启动，它才会转，它自己不会判断衣服有多脏，要不要多洗一会，也不会自己加洗衣液，所以洗衣机是“机器”，但不是“机器人”。而扫地机器人不一样：你只要按一下启动，它自己就能判断哪里脏，哪里是墙，哪里有拖鞋，自己规划路线绕开障碍物，扫完还能自己回充电座，全程不用你管，所以它是实打实的机器人。

按普通人能接触到的场景分，现在的机器人主要分成四大类，每一类都有你可能见过甚至用过的产品：

第一类是家用机器人，核心任务就是帮你干家务、陪家人。除了最普及的扫地机器人，还有擦窗机器人，吸在玻璃上自己擦，不用你探出头去擦十几层的高层玻璃；还有宠物陪伴机器人，能自动逗你家猫玩，还能远程跟你家猫视频，你上班的时候也能盯着它；还有炒菜机器人，你把菜和调料放进去，它自己控温翻炒，不用你站在锅边闻油烟，就算厨房新手也能做出来不糊底的炒青菜。2023年中国家用机器人市场规模超过300亿元，其中扫地机器人占了近六成，差不多每10个中国家庭里就有1个用扫地机器人。你平时刷短视频看到的那些能跳舞、能翻跟头的小型桌面机器人，还有能陪孩子读绘本、练英语的早教机器人，也都属于家用机器人的范畴，很多家长买来给孩子当玩具，其实本质上也是带交互功能的家用机器人。

第二类是服务机器人，核心任务是在公共场景给公众提供服务。你逛商场的时候，是不是见过那种长方形的、上面放着餐的机器人，自己坐电梯，自己绕开逛街的人群，把餐送到对应的奶茶店或者餐厅门口，还会说“您的餐到了，请取餐”？那就是送餐机器人。你去医院的时候，是不是见过那种背着个喷壶，自己在走廊里走的机器人，边走边喷消毒水？那就是消毒机器人，疫情期间全国有超过10万台消毒机器人部署在医院、车站、写字楼，比人喷得还均匀，还不用让人冒感染的风险。还有博物馆里的导览机器人，能自己找路，走到展品旁边自动给你讲解，还能回答你“这个恐龙化石有多少年了”“这个青铜器是哪个朝代的”这种问题，甚至能跟你拍合影。还有现在越来越火的陪伴机器人，能陪独居老人聊天，提醒老人吃药，老人摔倒了能自动报警，给子女发消息，解决了很多独居老人的照护问题。2023年中国服务机器人市场规模超过700亿元，同比增长超过25%，是增速最快的机器人品类之一。

第三类是工业机器人，这是最早普及的机器人品类，比家用的早了快一百年。1921年捷克作家卡雷尔·恰佩克在科幻小说里第一次提出“机器人”这个词的时候，他想象的就是工业场景里的机器工人；1954年美国工程师乔治·德沃尔发明了第一台可编程工业机器人，就是现在汽车厂里常见的机械臂。你平时买的新能源汽车，很多车身的焊接、喷漆、组装，都是机械臂干的，比人干的稳多了，误差不到0.1毫米，相当于一根头发丝的十分之一，而且不用休息，一天干24小时，不会累，也不会出工伤。除了汽车厂，电子厂里的贴片机器人一分钟能贴几百个手机电路板零件，比人快几十倍，出错率还不到百万分之一；现在快递仓库里的分拣机器人，比如京东“亚洲一号”仓库里的几千个分拣机器人，自己跑着识别快递单，把快递送到对应的分拣口，一天能分几十万件，比几千个快递员分得还快。很多人觉得工业机器人离自己远，其实你拆的每一个快递，坐的每一辆车，用的每一个手机，可能都有工业机器人的功劳。2023年中国工业机器人产量超过40万台，占全球总产量的60%以上，是全球最大的工业机器人生产国和使用国，每万个中国制造业工人拥有的机器人数量已经达到322台，比2015年的49台翻了6倍多，相当于平均每30个工厂工人就有一台机器人在帮忙干活。

第四类是特种机器人，专门干普通人干不了的特殊场景的活。最典型的就是火星车，中国的“祝融号”火星车就是典型的特种机器人，在火星上自己走，自己挖土，自己分析土壤成分，把数据传回地球，全程不用人操作——因为火星离地球最远的时候有4亿公里，信号传过去要20多分钟，等地球上的工程师按下发射键，“祝融号”早就开到几百米外的陨石坑边上了，所以它必须得自己认路、自己判断哪里有松软的沙土、哪里有尖锐的岩石，完全不用人远程遥控，这就是特种机器人的核心价值：去人类没法去、或者去了太危险的地方干活。除了火星车，还有地震救灾的时候，搜救队员放的那种长得像小坦克一样的搜救机器人，能钻到废墟缝隙里，不用呼吸，不怕余震，身上的红外摄像头能穿透黑暗和混凝土，找到被困的幸存者，还能通过麦克风跟幸存者说话，比搜救犬更灵活，不会累，也不用怕受伤。2023年土耳其地震的时候，中国派出的搜救机器人就在震区找到了12名被困超过72小时的幸存者，比人工搜救的效率高了3倍。还有消防机器人，遇到化工厂爆炸、高层火灾这种极端场景，不用消防员冲进去，派机器人扛着水枪、带着灭火剂进去就行，它不怕高温、不怕有毒气体，还能实时传回火场内部的画面，帮消防员判断火情。还有水下机器人，2020年中国研发的“奋斗者号”载人水下机器人，下潜到了马里亚纳海沟10909米的深处，比珠穆朗玛峰的海拔高度还高，在那里挖土、拍照片、测量海水温度，人类潜水员最多只能下潜到300米左右，再深就会承受不住水压，这种深度的工作全靠水下机器人完成。还有现在电力系统里常用的巡检机器人，有轮式的，也有现在特别火的四足机器狗，能沿着高压输电线走，检查绝缘子有没有破损、线路有没有松动，以前人要爬十几米高的电线杆，还要提前停电作业，现在机器人不用停电，能爬陡坡、过杂草，一天能巡检几十公里，效率比人高5倍，还不会出安全事故。还有反恐用的排爆机器人，遇到可疑的爆炸物，不用排爆员冒险靠近，派机器人过去用机械臂剪线、转移爆炸物就行，就算炸了也只是损失一个机器人，不会伤人。

除了这些你可能在新闻里见过的特种机器人，还有很多你平时见过但没意识到是机器人的产品：你用的ATM自动取款机，能自己识别钞票真伪，能提醒你卡没插好，甚至能跟你语音对话，国内现在有超过100万台ATM，相当于每150个中国人就有一台，你肯定用过，但从来没觉得它是机器人吧？还有写字楼里的智能快递柜，能自己识别快递单号，给你发取件码，你输错码它还能提醒你，甚至能自动给快递员发消息说哪个柜门没关好，本质上也是机器人。还有商场、小区里用来运货的AGV自动导引车，长得就像个带托盘的小桌子，没有胳膊没有腿，就能自己跑着运货，比人拉叉车效率高多了，京东“亚洲一号”仓库里就有几千台这种AGV，自己跑着运快递，不用人开，只是它们长得太普通，动得也不快，你就没把它们和“机器人”联系起来。

是不是觉得“机器人”这个词被电影给带偏了？咱们总以为机器人必须得长着人形，有头有脸，能说会道，能走路能跑步，才算机器人，但实际上机器人的形态完全由它的工作场景决定，和长得像不像人一点关系都没有。咱们拿最常用的工业机械臂举个例子：现在汽车厂里焊车身的机械臂，大多只有个金属胳膊，连头都没有，有的甚至有好几个胳膊同时干活，比人形的机器人效率高10倍都不止——你想想，焊车身需要的是胳膊稳、力气大、精度高，要个脑袋干啥？要个腿干啥？反而多了累赘。再比如扫地机器人，做成圆盘状不是工程师偷懒，是irobot当年做第一台Roomba的时候试了方形、三角形、人形几十种方案，最后发现圆盘形的最不容易卡在家具缝里，转圈的时候半径固定，不会漏扫，轮子装在中间，走起来特别稳，才定下来的方案，结果一上市就卖爆了，到现在家用扫地机器人基本都是圆盘形。还有现在特别火的特种搜救机器人，很多做成小坦克的样子，履带能爬废墟、过碎石，要是做成人的样子，两条腿一踩就陷进废墟里，还怎么搜救？还有仓库里的AGV机器人，做成小桌子样，刚好能放快递托盘，比做成人的样子省空间多了，一个仓库能放几千台。所以下次再看到长得奇形怪状的机器，别奇怪，人家只是长得适合干自己的活而已。

其实机器人这个概念，比咱们想象的古老多了。1921年捷克作家卡雷尔·恰佩克在科幻小说《罗素姆的万能机器人》里第一次提出“robot”这个词，源自捷克语的“robota”，意思是“苦力”，他笔下的机器人本来就是干工业活的机器工人。等到1954年，美国工程师乔治·德沃尔发明了第一台可编程工业机器人，也就是现在机械臂的前身，那之后的几十年里，机器人基本都是工业场景用的，普通人根本接触不到。直到2002年，美国irobot公司推出了第一台量产的民用扫地机器人Roomba，才把机器人第一次带进了普通人的家里。之后的二十多年里，机器人技术慢慢下放，从工业场景到商用场景，再到家用场景，才有了你现在能买到的擦窗机器人、炒菜机器人、送餐机器人这些产品。而中国在这波机器人普及的浪潮里，不仅是最快的使用者，还是最大的生产者：2023年中国工业机器人产量超过40万台，占全球总产量的62%，全球每卖5台工业机器人，就有3台是中国产的；家用机器人方面，科沃斯、石头科技、小米这些中国品牌占了全球扫地机器人市场份额的70%以上，你现在买的千元级扫地机器人，大概率是中国产的，甚至你玩的无人机，本质上也是机器人——大疆的无人机能自己感知姿态、规划航线、控制飞行，和你家扫地机器人用的核心技术是一样的，只是形态不同而已。

> 💡 电子版侧边栏提示：你知道全球第一个机器人是干啥的吗？1961年第一台量产的工业机器人Unimate被通用汽车买去干冲压工，就是把金属板压成汽车车身的零件，这个活又累又危险，人干容易受伤，机器人干不会累，也不会出错，到现在工业机器人干的最多的活还是汽车制造相关的。

说完了机器人的分类和形态，咱们再回到开头的问题：机器人到底是怎么干活的？不管机器人长得啥样，干的是啥活，核心都离不开三个能力，咱们后面整本书讲的就是这三个能力怎么工作的，提前给你打个预防针，你听完就知道为啥你家的扫地机器人有时候那么傻了：

第一个能力叫感知，说白了就是机器人的“五感”。人靠眼睛看、耳朵听、手摸来感知周围的环境，机器人靠的是各种传感器：摄像头就是它的眼睛，能拍照片、拍视频，看到周围的墙、人、拖鞋；激光雷达就是它的“测距仪”，能发射激光束，算出来激光碰到东西反射回来的时间，精确知道周围的东西离自己有多远，哪怕全黑也能“看”得清清楚楚；还有麦克风，就是它的耳朵，能听你喊它“过来扫这里”；还有触觉传感器，就是它的皮肤，碰到东西的时候能感觉到压力，不会把玻璃杯碰碎。你家扫地机器人能绕开拖鞋，首先就是靠激光雷达和摄像头“看”到了拖鞋，知道那里有东西，不能硬撞。这里要特别说一下激光雷达，现在中高端的扫地机器人基本都带了，它发射的激光每秒能扫几千次，精度能到毫米级，比你用眼睛看准多了，就算地上有个硬币大小的螺丝，它也能 detected到，不会压上去。

第二个能力叫规划，说白了就是机器人的“大脑”。机器人感知到了周围的环境之后，得知道怎么干活才行：扫地机器人知道了哪里有墙、哪里有拖鞋，接下来得算出来怎么走能把整个房间都扫到，还不重复扫，还不卡在沙发缝里，这个算路线、定方案的过程，就是规划。你让机器人去给你拿个杯子，它得先规划出来从它现在的位置走到杯子旁边，再拿起来，再走到你身边的路线，不能乱撞。现在很多扫地机器人能自己画房间的地图，知道哪个是卧室哪个是客厅，还能设置禁区，告诉它沙发底下不用扫，就是靠规划能力，它会把整个房间的环境记下来，然后算出来最高效的扫地路线，不会像老