1.1 古代的机器人

1-4 水运仪象台

可千万不要小看了水与壶的结合。这些滴水的装置不仅记录了时间，也记录了古人们逐步掌握机械原理的历程。

3．有趣的自动玩偶

看过了指南车和漏壶，你是不是觉得有点意犹未尽？难道古代没有像人的自动装置么？如果能按照人类的形状，制作一些讨人喜欢的人偶，使它们具备各种各样的功能，取悦和服务于主人，该是一件多么愉快的事情！其实古代是有这样的人形自动玩偶的，它们也是现代仿人服务机器人的雏形。

唐朝是我国古代科技文化发展的繁荣期，出现了很多新奇独特的机器人或机器玩具。

它们程序复杂、移动灵活、外观精致，具有一定的实用价值。唐人张骛撰写了一本笔记体小说《朝野佥载》，其中记载了两个有关人形机器人的趣事。洛州县令殷文亮喜爱饮酒，于是便制作了一个木头机器人，为其套上绫罗绸缎，把它打扮成一个美女侍从，用来招待客人。这个“女招待”机器人总能彬彬有礼地酌酒行觞，让人很是受用。杭州城有一位技艺高超的工匠杨务廉，雕刻了一个木头僧人。这个有模有样的“和尚”手里端着一只木碗，能向人乞讨布施。等到木碗中盛满了铜钱后，机关启动，木僧人就会说声“布施！”大家纷纷争抢着观赏这位木僧机器人，源源不断地往木碗里放钱。一天下来，杨务廉的木制和尚赚得盆满钵满。

唐朝东海郡的马待封同样是一位能工巧匠。他自幼学习木器制造，平时勤奋钻研，熟练地掌握木器雕刻、油漆、绘画和烫画等工艺，并擅长机械、风能、水能、齿轮、平衡等原理在木器上的应用。马待封曾经制造了一台配有木制机器人的梳妆台，专供皇后梳妆打扮。这个自动装置“中立镜台，台下两层，皆有门户”，设计独特，内部设置有隐藏机关。皇后在梳洗时，触发机关，就会有一个木头妇女机器人递出毛巾和梳子，等皇后梳洗完毕，它又手执香脂、妆粉等恭敬递上。最后，化妆品仍由这位机器侍从放回原地，妆台上的门也会自动关闭。

在国外的科技史上，也记载有许多自动玩偶的故事。欧洲文艺复兴时期的杰出代表、意大利著名科学家和艺术家莱昂纳多 • 达 • 芬奇就设计了一款机器人。它以木头、金属和皮革作为外壳，以齿轮为驱动装置，可以坐下和站立，同时头部也和胳膊可以进行相应的转动。后来一些意大利科学家根据达 • 芬奇留下来的草图进行了认真的揣摩，耗时 15年终于制成了一款被称为“机器武士”的机器人，如图 1-5 所示。它依靠风和水力驱动，不仅体现了达 • 芬奇在机械设计方面的高明之处，也体现出他在解剖领域关于人体比例方面的研究成果。

图1-5 根据达•芬奇设计草图制作的“机器武士”

匈牙利男爵沃尔夫冈 • 冯 • 肯佩伦于 1770 年建造了一个坐在大机箱前的木制机器人，被称为“土耳其机器人”，如图 1-6 所示。它的本领是通过复杂的齿轮和杠杆系统来移动棋子，与人下国际象棋。在维也纳皇宫的首次表演中，它就迅速击败了对手，让在场的观众直呼过瘾。从那以后，肯佩伦带着它在欧洲各地巡回表演，击败了一系列著名的挑战者，其中包括拿破仑和本杰明 • 富兰克林。最终，机器人“战无不胜”的骗局被揭穿，原来机箱里藏了一名象棋高手，通过磁铁系统来跟踪对手的出棋并移动自己的棋子。

图1-6 肯佩伦制作的土耳其机器人

1768—1774 年，瑞士钟表匠皮埃尔 • 雅奎特 - 德罗兹和他的两个儿子制造出三个惟妙惟肖的自动玩偶，分别是“写字机器人”“绘图机器人”和“演奏机器人”，如图 1-7 所示。其中，“写字机器人”背后的发条被上紧后，它就会抬起右臂，将手中的鹅毛笔伸到桌子右侧的墨水壶中蘸一下，然后在桌子当中的白纸上缓缓写出几行词句。该机器人的另外一个神奇之处在于，只要更换其体内的 40 个可替换的齿轮，它就可以写出不同的字词和句子。这意味着这台“写字机器人”可以进行编程操作，所以它被一些科学家视作现代计算机的鼻祖。这三台国宝级机器人至今还保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。

图1-7 德罗兹父子制作的三个玩偶

4．澎湃的机器时代

开始于 18 世纪 60 年代的工业革命，使欧洲各国完成了从工场手工业向机器大工业的过渡，进而使人类跨入了机器时代，推动了生产力的巨大发展。机器的发明和使用成为了这个时代的标志。例如，机器的大量普及使用让纺织行业逐渐摆脱了人力密集型的生产模式，而自动纺织机正是这一时期的杰出产物。1801 年，法国丝绸织工兼发明家约瑟夫 • 雅卡尔发明了一台可以通过穿孔卡片控制的自动织机（见图 1-8），可极大提高生产效率，为资本家们创造丰厚的利润。短短的十年间，欧洲就有数千台这种织机投入使用。

图1-8 雅卡尔发明的自动织机

机器也给科学计算带来了极大的便利。1822 年，英国发明家查尔斯 • 巴贝奇设计出了差分机。这是人类历史上最早的可编程机械装置，也是一种自动机械计算器。操作人员通过摇动手柄驱动机器运转，按照预先设定的程序，可以计算出多项式的分布表。根据巴贝奇的设计图，伦敦科