前言

在過去50多年中，濃縮現(xiàn)代高科技精髓的機(jī)器人學(xué)與機(jī)器人技術(shù)從無到有獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展。現(xiàn)在，機(jī)器人正在闊步前來，并以迅雷不及掩耳之勢(shì)席卷全球，其應(yīng)用已融入各行各業(yè)，進(jìn)入千家萬戶，對(duì)各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級(jí)、增進(jìn)民生福祉、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。機(jī)器人已融入人類社會(huì)，成為人類的得力助手和朋友。

習(xí)近平總書記2014年在院士大會(huì)上提到：“機(jī)器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個(gè)切入點(diǎn)和重要增長(zhǎng)點(diǎn)，將影響全球制造業(yè)格局。國際上有輿論認(rèn)為，機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。2016年4月，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部等三部委聯(lián)合頒布了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，為“十三五”期間我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展描繪了清晰的藍(lán)圖。

中國的機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已取得重要進(jìn)展，但也存在不少問題，特別是工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)器人學(xué)人才培養(yǎng)問題。縱觀全球人工智能之爭(zhēng)，很大程度上也是機(jī)器人化與智能化之爭(zhēng)，一種高素質(zhì)人才之爭(zhēng)。中國各級(jí)教育需要適應(yīng)機(jī)器人科技發(fā)展對(duì)機(jī)器人學(xué)和人工智能科技人才的巨大需求，培養(yǎng)高素質(zhì)機(jī)器人學(xué)與人工智能創(chuàng)新人才。我們需要抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，培養(yǎng)大批高素質(zhì)機(jī)器人學(xué)與人工智能創(chuàng)新人才，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民幸福做出新的更大的貢獻(xiàn)。

作為科技和教育工作者，我們有責(zé)任為培養(yǎng)人才出力。我們深知青少年一代對(duì)神奇多彩的機(jī)器人充滿了向往和幻想。今天的中小學(xué)生和大學(xué)生，在不久的將來就要肩負(fù)開發(fā)中國機(jī)器人技術(shù)的重任。現(xiàn)在向他們介紹有關(guān)機(jī)器人的科普與科幻故事，對(duì)于普及機(jī)器人的知識(shí)、提高他們對(duì)機(jī)器人技術(shù)的興趣，具有十分重要的意義。

本書是一本以機(jī)器人學(xué)、人工智能知識(shí)和機(jī)器人技術(shù)為中心內(nèi)容的科普長(zhǎng)篇小說。書中通過形象與連續(xù)的故事和插圖，介紹機(jī)器人的發(fā)展歷史、基本結(jié)構(gòu)與分類，在工礦業(yè)與農(nóng)林業(yè)、空間與海洋探索、國防與安保、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭服務(wù)、文化娛樂、教育教學(xué)等方面的應(yīng)用，以及智能化工廠、未來宇宙開發(fā)與星際航行以及發(fā)展方向等。此外，還展望了其他一些新技術(shù)或潛在高新技術(shù)的未來應(yīng)用。

本書密切聯(lián)系實(shí)際，適當(dāng)加入了一些科學(xué)預(yù)測(cè)知識(shí)，故事情節(jié)生動(dòng)，圖文并茂，寓知識(shí)性、趣味性和娛樂性于一體，是廣大青少年、大中小學(xué)生、中小學(xué)教師、機(jī)器人和人工智能產(chǎn)業(yè)園科技與工作人員以及從事科技與產(chǎn)業(yè)管理的政府與企業(yè)人員的課外閱讀佳作，也是對(duì)機(jī)器人感興趣的公眾值得一看的好作品。小學(xué)高年級(jí)學(xué)生可以在家長(zhǎng)和老師的指導(dǎo)下閱讀，對(duì)個(gè)別章節(jié)可以跳過，不影響對(duì)全書的理解。

近年來，國內(nèi)外出現(xiàn)眾多的關(guān)于機(jī)器人的科幻驚險(xiǎn)作品，其中許多被改編為電影，一時(shí)間吸引了眾多青少年的眼球，創(chuàng)造了不菲的票房效益。這些作品中的故事，能夠激發(fā)青少年的科學(xué)想象力和創(chuàng)新思維能力，值得肯定。同時(shí)，我們應(yīng)該重視接近現(xiàn)實(shí)的科普與科幻作品，向廣大讀者特別是青少年傳播科普知識(shí)，為青少年提供求真務(wù)實(shí)、健康向上的精神食糧。希望關(guān)心我國機(jī)器人科普作品的新聞工作者、電影和電視工作者、科學(xué)與科普作家一道，為開創(chuàng)具有中國特色的科普文學(xué)藝術(shù)而共同努力。

我們都是教師，寫作這部小說的目的就是幫助讀者了解機(jī)器人的過去、現(xiàn)在和將來，增進(jìn)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的興趣。

衷心感謝中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)蔡鶴皋教授為本書作序及對(duì)書稿的建議。他是我國機(jī)器人學(xué)和機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的著名專家和學(xué)術(shù)帶頭人，對(duì)機(jī)器人學(xué)和機(jī)電一體化有深厚的造詣，德高望重。他成功研制了我國第一臺(tái)弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人，在工業(yè)機(jī)器人、空間機(jī)器人和智能機(jī)器人開發(fā)研究等諸多方面取得了大批研究成果，解決了機(jī)器人軌跡控制精度及路徑預(yù)測(cè)控制、機(jī)器人機(jī)構(gòu)仿真、機(jī)器人力控制、機(jī)器人宏／微控制、多傳感器智能手爪、力控機(jī)器人末端執(zhí)行器系統(tǒng)、納米微驅(qū)動(dòng)技術(shù)、柔性機(jī)械臂控制技術(shù)，以及機(jī)器人多指靈巧手等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問題，并提出了主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差理論，成功研制了主軸擺角誤差動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x等設(shè)備。他在百忙中為本書撰寫的序言是對(duì)廣大讀者的教誨，體現(xiàn)了他對(duì)本作品的厚愛，也是對(duì)作者的鼓勵(lì)。

感謝本書初稿的第一位讀者——我們的孫子天昀，一位小學(xué)五年級(jí)的學(xué)生。每當(dāng)我們寫完一章后，就首先讓他閱讀，并征求他的意見。問他是否看得懂、是否有不認(rèn)識(shí)的詞匯、對(duì)知識(shí)性和趣味性有什么建議。他的認(rèn)可和樸素意見使我們對(duì)本書信心滿滿。

特別感謝《機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用》雜志社同仁對(duì)本書寫作的大力支持與無私幫助。他們熱情地向我贈(zèng)送了2001年以來該刊的每期雜志，為本書的寫作提供了豐富的素材。十分感謝湖南省自興人工智能研究院／學(xué)院和中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所同仁們對(duì)本書的支持與鼓勵(lì)。

在本書寫作的過程中參閱了許多文獻(xiàn)，給了我們莫大的啟發(fā)與幫助。在此，謹(jǐn)向這些文獻(xiàn)的作者們致以誠摯的感謝。

由于我們的文學(xué)水平有限、編寫文學(xué)作品的經(jīng)驗(yàn)不足，書中可能存在一些不妥之處，敬請(qǐng)廣大專家、作家和讀者批評(píng)指正。

機(jī)器人學(xué)具有非凡的魅力和誘人的發(fā)展前景。如今，中國已經(jīng)成為國際最大的機(jī)器人市場(chǎng)，一股前所未有的機(jī)器人學(xué)熱潮洶涌澎湃，席卷神州大地，這一技術(shù)的進(jìn)步必將為中國經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高打下更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

世界這么廣大，想要探訪的領(lǐng)域很多很多。厲害啦，機(jī)器人來了！讓我們帶你去揭開機(jī)器人王國的神秘面紗，探索機(jī)器人家族的奧秘，擁抱多彩多姿的機(jī)器人，看看他們都干了哪些“雷倒眾生”的新鮮事兒。

蔡自興　翁環(huán)

2018年1月5日

于長(zhǎng)沙德怡園