1.1 早期的先驱和Shakey诞生前的故事
人类希望自动化机器可以依据人类的命令做事，这样的愿望可以追溯到希腊神话。荷马笔下的由铁匠兼工匠的赫菲斯托斯创造的人工仆人，能思考，能说话，还能为奥林匹斯山的众神跑腿[25]。
某种机缘巧合下，第一次发现自动机的线索是在大约公元前250年古希腊的亚历山大港，那时候拜占庭的Philon创造了一个类人的自动机[197]，它长得像女仆，右手端着一壶酒。当在这个自动机的左手掌放置一个杯子时，它会往里斟一些酒，然后与水混合，最后给人饮用。Philon设计的这个有智慧的机械机制和气动装置的自动机被命名为Automatiopoeica，据说是历史上第一个机器人。
大约公元820年，在拜占庭皇帝Theophilos统治期间发现了狮子样的自动机。而大约在中世纪的穆斯林世界，Al-Jazari和Banu Musa的作品中就非常细致地记载了自动机的构建。从11世纪到15世纪，欧洲和阿拉伯世界也出现了例如像骑手、鸟、门等作为机械钟表零件的自动机。大约在欧洲文艺复兴时期，达·芬奇[283]在意大利皇家赞助下，开发了机械化的自动机，如图1.1所示。
图1.1 达·芬奇的鸟（这些是鸟样自动机的草图。a）摘自达·芬奇的Codex Atlanticus，b）摘自Codex Huygens。这些资料来自Rosheim[283]，经Springer Science and Business Media授权许可）
几乎是同时，地球的另一边，日本也有了自己的自动机，Karakuri木偶。这些木偶运用了机械装置，用卷曲弹簧储存能量，连着凸轮、杠杆和齿轮以驱动木偶。发明木偶是为了娱乐，如图1.2所示，这个木偶的流行用法是作为奉茶自动机。木偶会双手端着茶杯向前移动，然后向宾客鞠躬送茶，当宾客喝完茶把茶杯递还给木偶后，它会抬起头以示感谢，然后转身返回。
图1.2 Karakuri木偶（这些木偶制作于17世纪至19世纪的日本，由一个卷曲弹簧触发，可以奉茶。图片由en.wikipedia.org提供）
后来，更多精密的自动机问世了。Vaucanson在1738年发明了机械装置的自动鸭子[368]，如图1.3所示。他的鸭子能够拍打翅膀，发出嘎嘎的声音，会喝水，会以逼真的吞咽动作吃谷物和种子。这个鸭子设计得和真实鸭子大小一样，由镀金的铜制成。Vaucanson也发明了其他类似的自动机，如真人大小的演奏笛子和演奏铃鼓的自动机，会模仿人演奏乐器，Vaucanson还发明了机器人服务员来提供食物、清理餐桌。
图1.3 Vaucanson的鸭子（制作于1738年，是早期自动机的代表。图片由en.wikipedia.org提供）
大约18世纪末，在印度的迈索尔，类似的机械装置被用于制作一个机械的木头老虎，转动把手时会咆哮并进行逼真的攻击。很多历史学家提出，这也许是Tipu Sultan和法国合作的结果。
所有这些进展都发生在没有任何电力的情况下，动力要么来自智慧的机械装置（大多时候是卷曲弹簧），要么来自气压或液压。直到大约1890年，特斯拉用电力建造了一个无线电控制的微型船只，如图1.4所示。
“robot”这个词的创造得一直等到1920年。这个语源来自捷克语单词“robota”，意为义务劳动。它第一次出现在KarelČapek的戏剧里，即R.U.R（Rossum's Universal Robots，Rossum的万能机器人）
。“Robot”这个单词的使用演变如图1.5所示，维基百科将它和其他单词及想法联系在一起的词云如图1.6所示。
图1.4 特斯拉的无线电控船（尼古拉·特斯拉在1898年冬天申请了无线电控机器人船的专利，命名为“teleautomaton”。特斯拉在那年纽约麦迪逊广场花园的电气展览会上展示了他的发明。图片由commons.wikimedia.org提供，CC许可）
图1.5 单词“robot”的使用（把1950年作为基准年，大约到1985年，单词“robot”的使用约增加了12倍。20世纪90年代之后，术语迅速发展，例如，“roomba”成为所有扫地机器人的代名词，“PUMA”和它的变体统治了手臂机器人领域，“drones”指代所有的飞行机器人，而且更新的科学小说更多是关于机器人和半机器人的，而不是20世纪80年代的简单的R2D2和C3P0，所以单词“robot”的使用减少了（使用Google Books Ngram Viewer[230]制作））
图1.6 维基百科的“Robot”词云（几乎这里的所有单词都会在接下来的几章用到。使用Wordsalad App制作，http://wordsaladapp.com/）
1928年W.H.Richards创造了第一个人形机器人Eric，并在伦敦展出。大约在20世纪40年代，Westinghouse Electric Company开发了另一个人形机器人Electro，它由电子继电器控制，能够播放记录的演讲、回应声控、用附加在脚趾的轮子移动。1938年，Claude Shannon制作了电子机械鼠，它能通过试错找到前往目标点的路径，是现代电脑鼠的前身。
除了特斯拉的无线电控船和Shannon的电子机械鼠之外，20世纪前半叶，机器人仍然很难被制作出来，因为像ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分计算机）这样依赖于大而笨重的电子气阀的计算机技术因太大而不能被集成到移动单元。直到1949年，Walter的机器人[344]的出现才形成了移动计算单元可以很容易和环境交互的概念。这些机器人形似海龟，而且能够执行一些简单的动作，比如趋光和躲避障碍。Walter实现了电子和机械模块的第一次结合，机器人能对外界刺激做出反应。20世纪50年代，Devol设计了第一个可编程工业机械手——Unimate机械手。
之后，在20世纪70年代初，Shakey和Stanford Cart是在自主智能体和人工智能的原则下开发的早期机器人。差不多同时，早稻田大学开发了全真尺寸仿人机器人Wabot-1，有两条腿、两条胳膊，能用日语和人类交流。从认知的角度来讲，这个机器人拥有2岁孩子的智力。
俄罗斯的月球任务促成了Lunokhod计划的发展。如图1.7所示，Lunokhod-1是第一个登上另一个天体的机器人。1970年的Lunokhod-1和三年后的Lunokhod-2都是遥控机器人车，被设计用来记录月球表面。这两个机器人车装有太阳能板——在白天提供能量，还装有放射性同位素加热器单元——在晚上提供能量。自Lunokhod开始的探索机器人，已经技术成熟并继续探索其他星球和天体（如彗星），如图1.8所示。
图1.7 Lunokhod-1（来自俄罗斯的月球任务，它是最早的遥控操作机器人之一。摘自Spenneman[308]，由Taylor & Francis Ltd授权转载（http://www.tandfonline.com））
图1.8 Philae(Toby,1/4)（机器人登陆彗星67P，随着阳光洒落在太阳能板上而启动[134]，在2015年的6月13日与地球重新建立联系。此图是作者的Toby系列漫画的一部分(1/4)，使用CC-by-SA 4.0许可）
随着20世纪70年代的微电子革命和20世纪80年代的计算机革命，很多微型组件、更小的处理单元和用户友好的软件接口变得可用，机器人技术随之飞跃了一大步。
[1] KarelČapek的戏剧Rosumovi Univerzálni'Roboti是用捷克语写的，于1920年出版，1921年1月25日在捷克斯洛伐克的布拉格第一次登上大荧幕。