，可以說機(jī)器人是具有生物功能的空間三維坐標(biāo)機(jī)器。
20世紀(jì)的偉大發(fā)明
隨著2001年新年鐘聲的敲響
，人們邁著堅(jiān)實(shí)的步伐跨進(jìn)了21世紀(jì)
。站在世紀(jì)之交的門檻，回顧過去
，展望未來
，我們心潮澎湃、思緒萬千……
20世紀(jì)
，人類取得了輝煌的成就
，從量子理論、相對(duì)論的創(chuàng)立
，原子能的應(yīng)用
，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到信息技術(shù)的騰飛
，人類基因組工作草圖的繪就
，世界科技發(fā)生了深刻的變革。信息技術(shù)
、生物技術(shù)
、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)
、海洋技術(shù)
、航空航天技術(shù)等都取得了重大突破，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力
。
機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一
，自60年代初問世以來，經(jīng)歷40年的發(fā)展已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步
。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生——成長(zhǎng)——成熟期后
，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約75萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上
。特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀
，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢(shì)，仿人形機(jī)器人
、農(nóng)業(yè)機(jī)器人
、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人
、醫(yī)療機(jī)器人
、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)
。
人們常常會(huì)問為什么要發(fā)展機(jī)器人
？我們說機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了提高社會(huì)的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量
，讓機(jī)器人替人們干那些人干不了
、干不好的工作。在現(xiàn)實(shí)生活中有些工作會(huì)對(duì)人體造成傷害
，比如噴漆
、重物搬運(yùn)等；有些工作要求質(zhì)量很高
，人難以長(zhǎng)時(shí)間勝任
，比如汽車焊接、精密裝配等
；有些工作人無法身臨其境
，比如火山探險(xiǎn)、深海探密
、空間探索等
；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環(huán)境
、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等
；這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以為您治病保健
、保潔保安
；水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜
；工程機(jī)器人可以上山入地
、開洞筑路；農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種
、施肥除蟲
；軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……
現(xiàn)在社會(huì)上對(duì)機(jī)器人有很多迷惑
，有人認(rèn)為機(jī)器人無所不能
。這些朋友是從電影、電視
、小說中認(rèn)識(shí)機(jī)器人的
，他們眼中的機(jī)器人是神通廣大的萬能機(jī)器，當(dāng)他們看到現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人時(shí)
，他們會(huì)認(rèn)為現(xiàn)在的機(jī)器人太普通
，不能稱之為機(jī)器人
。有人認(rèn)為機(jī)器人是人，形狀必須像人
，不像人怎么能叫機(jī)器人，然而現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)的機(jī)器人樣子不像人
，這使很多機(jī)器人愛好者大失所望
。還有人認(rèn)為機(jī)器人上崗，工人就會(huì)下崗
，無形中把機(jī)器人當(dāng)成了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手
，他們沒有想到機(jī)器人會(huì)為人做許多有益的事情，會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
，給人類創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)
。
機(jī)器人的定義
在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義
，但機(jī)器人問世已有幾十年
，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智
，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見
。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型
，新的功能不斷涌現(xiàn)
。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題
。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣
，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊
，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間
。
分類名稱
簡(jiǎn)要解釋
操作型機(jī)器人
能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程
，多功能
，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)
，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中
。
程控型機(jī)器人
按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作
。
示教再現(xiàn)型機(jī)器人
通過引導(dǎo)或其它方式
，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序
，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)
。
數(shù)控型機(jī)器人
不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過數(shù)值、語言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教
，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)
。
感覺控制型機(jī)器人
利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。
適應(yīng)控制型機(jī)器人
機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化
，控制其自身的行動(dòng)
。
學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人
機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能
，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中
。
智能機(jī)器人
以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。
我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)
，將機(jī)器人分為兩大類
，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人
。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的
、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人
、水下機(jī)器人
、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人
、農(nóng)業(yè)機(jī)器人
、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中
，有些分支發(fā)展很快
，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人
、水下機(jī)器人
、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等
。目前
，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人
，這和我國(guó)的分類是一致的
。
空中機(jī)器人又叫無人機(jī)，近年來在軍用機(jī)器人家族中
，無人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍
、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)投入最多
、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域
。80多年來
，世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國(guó)為主線向前推進(jìn)的，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看
，美國(guó)均居世界之首位
。
“別動(dòng)隊(duì)”無人機(jī)
縱觀無人機(jī)發(fā)展的歷史，可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是推動(dòng)無人機(jī)發(fā)展的動(dòng)力
。而無人機(jī)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的影響也越來越大
。一次和二次世界大戰(zhàn)期間，盡管出現(xiàn)并使用了無人機(jī)
，但由于技術(shù)水平低下，無人機(jī)并未發(fā)揮重大作用
。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)使用了無人偵察機(jī)和攻擊機(jī)
，不過數(shù)量有限。在隨后的越南戰(zhàn)爭(zhēng)
、中東戰(zhàn)爭(zhēng)中無人機(jī)已成為必不可少的武器系統(tǒng)
。而在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、波黑戰(zhàn)爭(zhēng)及科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中無人機(jī)更成了主要的偵察機(jī)種
。
法國(guó)“紅隼”無人機(jī)
越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間美國(guó)空軍損失慘重
，被擊落飛機(jī)2500架，飛行員死亡5000多名
，美國(guó)國(guó)內(nèi)輿論嘩然
。為此美國(guó)空軍較多地使用了無人機(jī)。如“水牛獵手”無人機(jī)在北越上空?qǐng)?zhí)行任務(wù)2500多次
，超低空拍攝照片
，損傷率僅4％。AQM-34Q型147火蜂無人機(jī)飛行500多次
，進(jìn)行電子竊聽
、電臺(tái)干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機(jī)開辟通道等
。
/view/2788.htm
小身材大能量？揭秘納米機(jī)器人的厲害之處
日前
，北京大學(xué)工學(xué)院段慧玲教授課題組在智能微納米變體機(jī)器人設(shè)計(jì)理論
、材料和結(jié)構(gòu)研制及功能化研究等方面取得重要進(jìn)展，這是該團(tuán)隊(duì)第一次真正實(shí)現(xiàn)了在納米尺度上可直接進(jìn)行3D到3D復(fù)雜變形的智能變體結(jié)構(gòu)
，并提出了4D微納米打印技術(shù)
。
納米級(jí)究竟是什么概念呢？我們?nèi)庋劭梢姷臄?shù)量級(jí)是毫米級(jí)
，如果想要看見納米機(jī)器人
，就需要用顯微鏡放大一百萬倍
。
什么是納米機(jī)器人？
納米機(jī)器人是一種在納米或分子級(jí)別下可以被操控的機(jī)器
，屬于分子仿生學(xué)范疇
。其“納米”有兩層含義——一方面是物理尺寸上達(dá)到納米級(jí)的機(jī)器人，另一方面是用于執(zhí)行納米操作的機(jī)器人
。
關(guān)于納米機(jī)器人的研究目前還停留在第一階段
，即單純的生物和機(jī)械結(jié)合體，它更多指向在醫(yī)學(xué)方面進(jìn)行 健康 檢查和疾病治療的納米機(jī)器人
。在研究人員設(shè)想的第二階段
，納米機(jī)器人可以直接由原子或分子裝配成具有某種特定功能的裝置，并完成復(fù)雜的納米級(jí)任務(wù)
。在第三階段
，納米機(jī)器人則是人工智能與納米器械的結(jié)合。
如何制造納米機(jī)器人 ？
制造納米機(jī)器人
，目前有物理和化學(xué)兩種方法。物理方法是指制造納米級(jí)精度的芯片所用到的光刻技術(shù)
；而化學(xué)方法就是用化學(xué)物質(zhì)合成分子零件
。
制造出機(jī)器后，下一步就是讓納米機(jī)器人“跑”起來
。在微觀世界中
，摩擦力、布朗運(yùn)動(dòng)等外因會(huì)對(duì)納米機(jī)器人造成“降維打擊”
，因此驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)十分困難
。但正所謂辦法總比困難多，研究人員也分別給出了各自領(lǐng)域的解決方法——物理上可以由磁場(chǎng)
、電場(chǎng)作用產(chǎn)生動(dòng)力
；化學(xué)上可以依靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量來驅(qū)動(dòng)前行
；而從生物的角度
，DNA納米機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)依靠?jī)蓷lDNA結(jié)合鏈
，當(dāng)一條鏈和生物體內(nèi)的DNA單鏈結(jié)合時(shí)，另一條鏈就是自由的
，分子運(yùn)動(dòng)會(huì)讓自由的結(jié)合鏈隨機(jī)與另一根生物體內(nèi)的DNA單鏈配對(duì)
，這就相當(dāng)于人類的雙腳行走，從而實(shí)現(xiàn)空間的移動(dòng)
。
納米機(jī)器人的應(yīng)用
目前
，納米機(jī)器人在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。一方面納米機(jī)器人可以通過識(shí)別人體內(nèi)部一些化學(xué)信號(hào)的變化
，對(duì)疾病進(jìn)行診斷
，幫助醫(yī)生在病人病情惡化前提供更有效的治療方案
。另一方面，納米機(jī)器人被認(rèn)為是最精準(zhǔn)的靶向治療方式
。它可以通過靶向精準(zhǔn)定位
，辨析細(xì)胞好壞，精準(zhǔn)的將裝載藥物作用于癌細(xì)胞
。此外
，納米機(jī)器人還有協(xié)助外科手術(shù)等功能。
毫無疑問
，未來納米機(jī)器人將被運(yùn)用于更多生活場(chǎng)景
，或許它小小的身材釋放的巨大能量來改變?nèi)祟惖墓ぷ鳌⑸罘绞健?劉怡戀)
指導(dǎo)老師：中國(guó)傳媒大學(xué)副教授于晗
外科醫(yī)生需要什么樣的智能手術(shù)機(jī)器人 ？｜醫(yī)生專欄
隨著智能化和機(jī)械化時(shí)代的到來，機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域也有著越來越多的應(yīng)用場(chǎng)景
，比如機(jī)器人輔助影像學(xué)閱片，比如機(jī)器人輔助癱瘓患者康復(fù)鍛煉
，比如機(jī)器人代替護(hù)士為患者發(fā)送藥物等等
。其中在外科領(lǐng)域，近年來手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也如雨后春筍一般蓬勃發(fā)展
，
包括以達(dá)芬奇為代表的軟組織手術(shù)機(jī)器人，和骨科手術(shù)機(jī)器人為代表的硬組織導(dǎo)航手術(shù)機(jī)器人。
各種手術(shù)機(jī)器人都有著其獨(dú)特的設(shè)計(jì)初衷與思路
，通過不同的工科手段控制機(jī)器臂
，輔助完成部分/全部臨床手術(shù)操作，滿足不同的臨床手術(shù)需求
，希望通過機(jī)器臂輔助增加外科手術(shù)的精準(zhǔn)性
，達(dá)到提高手術(shù)療效、減少手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥
、縮短手術(shù)時(shí)間的目的
。
不同的機(jī)器人原理不盡相同，從外觀到內(nèi)部構(gòu)造差異巨大
，作為一名醫(yī)生
，這不是我的專業(yè)，無法準(zhǔn)確做出評(píng)價(jià)
。
但外科醫(yī)生是使用操作機(jī)器人的主體，醫(yī)生肯定希望機(jī)器人產(chǎn)品好用、實(shí)用。 那不如我們換一個(gè)角度
，
外科醫(yī)生需要什么樣的智能手術(shù)機(jī)器人呢？我們的需求是否有什么共通之處呢？是否我們的需求有著共同的解決辦法呢？下面我就從這個(gè)方面談?wù)勎业南敕ā?
01
智能化手術(shù)機(jī)器人的層次
在討論我們外科醫(yī)生需要什么樣的手術(shù)機(jī)器人前
，
我覺得有必要把“機(jī)器人”進(jìn)行一些層次的劃分，不同層次的機(jī)器人滿足不同層次的需求，在不同的臨床層次上進(jìn)行應(yīng)用。
（一）層次1，機(jī)器。 機(jī)器具有這么幾個(gè)特點(diǎn)：
第一，重復(fù)性， 機(jī)器可以按照指令反復(fù)完成重復(fù)性操作
，保證每次操作的準(zhǔn)確性和一致性
，重復(fù)性操作中每次操作的差異很小。
第二，無疲勞性
， 機(jī)器主要靠電能驅(qū)動(dòng)，無疲勞感
，每次操作的力度均勻一致
，不像人力操作，重復(fù)多次操作后會(huì)產(chǎn)生體力和精神上的疲勞感
。
第三，穩(wěn)定性， 機(jī)器擁有足夠的穩(wěn)定性
，在完成某些精細(xì)操作時(shí)比人力穩(wěn)定性更強(qiáng)
，人力會(huì)受到肌肉的力量、耐力
、協(xié)調(diào)性等影響
。
第四，準(zhǔn)確性， 機(jī)器會(huì)根據(jù)設(shè)定好的空間坐標(biāo)系
，準(zhǔn)確的從A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)，或找到空間坐標(biāo)系中的任意一點(diǎn)
，而人力不論是從A點(diǎn)到B點(diǎn)的移動(dòng)
，或?qū)ふ胰我庖稽c(diǎn)，都需要較強(qiáng)的空間方位感
。
（二）層次2，機(jī)器人： 當(dāng)從層次1的機(jī)器進(jìn)化到層次2的機(jī)器人時(shí)，就要具備一些特殊的能力
。人除了有靈活活動(dòng)的肢體外
，還有視覺
、聽覺、觸覺等感知覺
。
因此我覺得機(jī)器人這個(gè)層次
，應(yīng)該也同樣具有這些感知覺，比如機(jī)器人
擁有視覺， 可以主動(dòng)監(jiān)視機(jī)械臂的空間運(yùn)動(dòng)軌跡
，或者把人體組織進(jìn)行放大顯示，或者通過虛擬影像將重要組織（如腫瘤組織
、血管
、神經(jīng)等）進(jìn)行顯示；
具有聽覺， 可以接受操作者的語音指令信息
；
具有觸覺， 即力學(xué)反饋
，告知操作者是否觸及人體組織
，及觸及了什么質(zhì)地的人體組織。
（三）層次3，智能機(jī)器人： 當(dāng)從層次2的機(jī)器人進(jìn)化到層次3的智能機(jī)器人時(shí)
，無疑是要給機(jī)器人系統(tǒng)賦予人工智能。
機(jī)器人可以具有一定的思維能力， 比如糾錯(cuò)能力，當(dāng)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)收集信息
，發(fā)現(xiàn)機(jī)器臂沒有按照既定軌跡進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)操作時(shí)
，及時(shí)報(bào)警或停止操作；
比如規(guī)劃能力， 機(jī)器人可以預(yù)先設(shè)計(jì)好機(jī)器臂的運(yùn)動(dòng)軌跡
，并提交操作者進(jìn)行判斷是否準(zhǔn)確可行；
比如分析能力， 機(jī)器人可以通過聽覺系統(tǒng)識(shí)別操作者的命令要求
，可以通過觸覺系統(tǒng)識(shí)別觸碰到的人體組織類型。
由此可見
，當(dāng)“機(jī)器人”每進(jìn)化一個(gè)層次
，它都更像一個(gè)真正的“人”而非單純機(jī)械，都會(huì)具有更加強(qiáng)大的功能
，也能為操作者（外科醫(yī)生）提供更好的幫助
，其應(yīng)用場(chǎng)景也就更加廣泛。
但目前為止，我覺得臨床上現(xiàn)有這些機(jī)器人都處于第一個(gè)及部分第二個(gè)層次
，這就限制了其臨床應(yīng)用
。
02
外科醫(yī)生需要什么樣的智能化手術(shù)機(jī)器人
追求更高層次的機(jī)器人，肯定能更好的服務(wù)于臨床
。但具體上
，外科醫(yī)生需要什么樣的機(jī)器人呢？外科醫(yī)生對(duì)機(jī)器人有什么具體要求呢
？要回答這個(gè)問題
，
首先要明確一點(diǎn)，我們到底需要一個(gè)獨(dú)立完成手術(shù)的機(jī)器人、醫(yī)生僅僅作為旁觀者和監(jiān)控者
，還是需要一個(gè)輔助完成手術(shù)的機(jī)器人、醫(yī)生還是作為主導(dǎo)者和操作者
。
不能否認(rèn)
，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的某一天
，機(jī)器人可以通過倫理
器人可幫助提取人體內(nèi)部組織.png)
