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工業機器人發展史從古代到現代

瀏覽次數: 日期:2015-02-09

機器人的歷史并不算長,1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業機器人,機器人的歷史才真正開始。

工業機器人

英格伯格在大學攻讀伺服理論,這是一種研究運動機構如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發明了一種系統,可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手專利,這種機械手臂按程序進行工作,可以根據不同的工作需要編制不同的程序,因此具有通用性和靈活性,英格伯格和德沃爾都在研究機器人,認為汽車工業最適于用機器人干活,因為是用重型機器進行工作,生產過程較為固定。1959年,英格伯格和德沃爾聯手制造出第一臺工業機器人。

古代機器人

機器人一詞的出現和世界上第一臺工業機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。

西周時期,我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人,這是我國最早記載的機器人。

春秋后期,我國著名的木匠魯班,在機械方面也是一位發明家,據《墨經》記載,他曾制造過一只木鳥,能在空中飛行“三日不下”,體現了我國勞動人民的聰明智慧。

公元前2世紀,亞歷山大時代的古希臘人發明了最原始的機器人——自動機。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像,它可以自己開門,還可以借助蒸汽唱歌。

1800年前的漢代,大科學家張衡不僅發明了地動儀,而且發明了計里鼓車。計里鼓車每行一里,車上木人擊鼓一下,每行十里擊鐘一下。

后漢三國時期,蜀國丞相諸葛亮成功地創造出了“木牛流馬”,并用其運送軍糧,支援前方戰爭。

1662年,日本的竹田近江利用鐘表技術發明了自動機器玩偶,并在大阪的道頓堀演出。

1738年,法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發明了一只機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機械化而進行醫學上的分析。
在當時的自動玩偶中,最杰出的要數瑞士的鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。1773年,他們連續推出了自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等,他們創造的自動玩偶是利用齒輪和發條原理而制成的。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫,有的拿著鵝毛蘸墨水寫字,結構巧妙,服裝華麗,在歐洲風靡一時。由于當時技術條件的限制,這些玩偶其實是身高一米的巨型玩具。現在保留下來的最早的機器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶,它制作于二百年前,兩只手的十個手指可以按動風琴的琴鍵而彈奏音樂,現在還定期演奏供參觀者欣賞,展示了古代人的智慧。

19世紀中葉自動玩偶分為2個流派,即科學幻想派和機械制作派,并各自在文學藝術和近代技術中找到了自己的位置。1831年歌德發表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克魯斯”;1870年霍夫曼出版了以自動玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》;1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世;1886年《未來的夏娃》問世。在機械實物制造方面,1893年摩爾制造了“蒸汽人”,“蒸汽人”靠蒸汽驅動雙腿沿圓周走動。

進入20世紀后,機器人的研究與開發得到了更多人的關心與支持,一些實用化的機器人相繼問世,1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“電報箱”,并在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機器人,裝有無線電發報機,可以回答一些問題,但該機器人不能走動。1959年第一臺工業機器人(可編程、圓坐標)在美國誕生,開創了機器人發展的新紀元。

現代機器人

現代機器人的研究始于20世紀中期,其技術背景是計算機和自動化的發展,以及原子能的開發利用。

自1946年第一臺數字電子計算機問世以來,計算機取得了驚人的進步,向高速度、大容量、低價格的方向發展。

大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展,其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關的控制、機械零件的研究又為機器人的開發奠定了基礎。

另一方面,原子能實驗室的惡劣環境要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下,美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發了遙控機械手,1948年又開發了機械式的主從機械手。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節,利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人。現有的機器人差不多都采用這種控制方式。

作為機器人產品最早的實用機型(示教再現)是1962年美國AMF公司推的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業機器人的控制方式與數控機床大致相似,但外形特征迥異,主要由類似人的手和臂組成。

1965年,MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統。

1967年日本成立了人工手研究會(現改名為仿生機構研究會),同年召開了日本首屆機器人學術會。

1970年在美國召開了第一屆國際工業機器人學術會議。1970年以后,機器人的研究得到迅速廣泛的普及。

1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺由小型計算機控制的工業機器人,它是液壓驅動的,能提升的有效負載達45公斤。

到了1980年,工業機器人才真正在日本普及,故稱該年為“機器人元年”。

隨后,工業機器人在日本得到了巨大發展,日本也因此而贏得了“機器人王國的美稱”。

工業機器人在工作

隨著計算機技術和人工智能技術的飛速發展,使機器人在功能和技術層次上有了很大的提高,移動機器人和機器人的視覺和觸覺等技術就是典型的代表。由于這些技術的發展,推動了機器人概念的延伸。

80年代,將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統稱為智能機器人,這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導了機器人技術的研究和應用,而且又賦予了機器人技術向深廣發展的巨大空間,水下機器人、空間機器人、空中機器人、地面機器人、微小型機器人等各種用途的機器人相繼問世,許多夢想成為了現實。將機器人的技術(如傳感技術、智能技術、控制技術等)擴散和滲透到各個領域形成了各式各樣的新機器——機器人化機器。

當前與信息技術的交互和融合又產生了“軟件機器人”、“網絡機器人”的名稱,這也說明了機器人所具有的創新活力。

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