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机器人技术的发展历史《资讯》

发布时间:2020-08-17 14:08:57 阅读: 来源:按摩床厂家

2016-12-20 10:16:55来源: 贤集网

机器人的诞生和机器人学的建立及发展,是20世纪自动控制领域最具说服力的成就,是20世纪人类科学技术进步的重大成果。现在全世界已经有100万台机器人,销售额每年增加20%及以上。机器人技术和工业得到了前所未有的发展。

机器人技术是现代科学与技术交叉和综合的体现,先进机器人的发展代表着国家综合科技实力和水平,因此目前许多国家都已经把机器人技术列入本国21世纪高科技发展计划随着机器人应用领域的不断扩大。机器人已从传统的制造业进入人类的工作和生活领域;另外,随着需求范围的扩大,机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端系统具有明显的仿生和智能特征,其性能不断提高,功能不断扩展和完善;各种机器人系统便逐步向具有更高智能和更密切与人类社会融洽的方向发展。

一、早期机器人的发展

机器人的起源要追溯到3000多年前。“机器人”是存在于多种语言和文字的新造词,它体现了人类长期以来的一种愿望,即创造出一种像人一样的机器或人造人,以便能够代替人去进行各种工作。直到40多年前,“机器人”才作为专业术语加以引用,然而机器人的概念在人类的想象中却已存在三千多年了。早在我国西周时代(公元前1066年—前771年),就流传着有关巧匠偃师献给周穆王一个艺妓(歌舞机器人)的故事。

春秋时代(公元前770年—前467年)后期,被称为木匠祖师爷的鲁班,利用竹子和木料制造出一个木鸟。它能在空中飞行,“三日不下”,这件事在古书《墨经》中有所记载,这可称得上世界第一个空中机器人。

东汉时期(公元25年—220年),我国大科学家张衡,不仅发明了震惊世界的“候风地动仪”,还发明了测量路程用的“计里鼓车”。车上装有木人、鼓和钟,每走1里,击鼓1次,每走10里击钟一次,奇妙无比。

三国时期的蜀汉(公元221年—263年),丞相诸葛亮既是一位军事家,又是一位发明家。他成功地创造出“木牛流马”,可以运送军用物资,可成为最早的陆地军用机器人。

在国外,也有一些国家较早进行机器人的研制。公元前3世纪,古希腊发明家戴达罗斯用青铜为克里特岛国王迈诺斯塑造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯。瑞士钟表名匠德罗斯父子三人于公元1768—1774年间,设计制造出三个像真人一样大小的机器人——写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。它们是由凸轮控制和弹簧驱动的自动机器,至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。同时,还有德国梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龙哥雷姆”,日本物理学家细川半藏设计的各种自动机械图形,法国杰夸特设计的机械式可编程织造机等。1893年,加拿大摩尔设计的能行走的机器人“安德罗丁”,是以蒸汽为动力的。这些机器人工艺珍品,标志着人类在机器人从梦想到现实这一漫长道路上,前进了一大步。

二、近代机器人的发展

1920年,原捷克斯洛伐克剧作家卡雷尔·凯培克在他的科幻情节剧《罗萨姆的万能机器人》中,第一次提出了“机器人”(Robot)这个名词,被当成了机器人一词的起源。在捷克语中,Robot这个词是指一个赋役的努力。20世纪初期,机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中,人们含有几分不安地期待着它的诞生。他们不知道即将问世的机器人将是个宠儿,还是个怪物。

针对人类社会对即将问世的机器人的不安,美国著名科学幻想小说家阿西莫夫于1950年在他的小说《我是机器人》中,首先使用了机器人学(Robotics)这个词来描述与机器人有关的科学,并提出了有名的“机器人三守则”:

1) 机器人必须不危害人类,也不允许他眼看人将受害而袖手旁观;

2) 机器人必须绝对服从于人类,除非这种服从有害于人类;

3) 机器人必须保护自身不受伤害,除非为了保护人类或者是人类命令它做出牺牲。

这三条守则,给机器人社会赋以新的伦理性,并使机器人概念通俗化更易于为人类社会所接受。至今,它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户,提供了十分有意义的指导方针。通常可将机器人分为三代。第一代是可编程机器人。这类机器人一般可以根据操作员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人从20世纪60年代后半期开始投入使用,目前他在工业界得到了广泛应用。第二代是感知机器人,即自适应机器人,它是在第一代机器人的基础上发展起来的,具有不同程度的“感知”能力。这类机器人在工业界已有应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,故称之为智能机器人。目前,这类机器人处于试验阶段,将向实用化方向发展。

1958年,被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation公司,并参与设计了第一台Unimate机器人。这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人,手臂的控制由一台计算机完成。它采用了分离式固体数控元件,并装有存储信息的磁鼓,能够记忆完成180个工作步骤。与此同时,另一家美国公司——AMF公司也开始研制工业机器人,即Versatran机器人。它主要用于机器之间的物料运输、采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转,沿垂直方向升降,也可以沿半径方向伸缩。一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。

到80年代后期,由于传统机器人用户应用工业机器人已经饱和,从而造成工业机器人产品的积压,不少机器人厂家倒闭或被兼并,是国际机器人学研究和机器人产业出现不景气。到90年代初,机器人产业出现复苏和继续发展迹象。但是,好景不长,1993~1994年又跌入低谷。1995年后,世界机器人数量逐年增加,增长率也较高,1998年丹麦乐高公司推出了机器人套件,让机器人的制造变得像搭积木一样相对简单又能任意拼装,从而使机器人开始走入个人世界。

机器人学以较好的发展势头进入21世纪。2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,他能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座,这是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。

近年来,全球机器人行业发展迅速,2007年全球机器人行业总销售量比2006年增长10%。人性化、重型化、智能化已经成为未来机器人产业的主要发展趋势。现在全世界服役的工业机器人总数在100万台以上。此外,还有数百万服务机器人在运行

我国是从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年,我国开展了“七五”机器人攻关计划,1987年,我国的“863”高技术计划将机器人方面的研究开发列入其中。目前我国从事机器人研究和应用开发的主要是高校及有关科研院所等。最初我国在机器人技术方面研究的主要目的是跟踪国际先进的机器人技术。随后,我国在机器人技术及应用方面取得了很大的成就,主要研究成果有:哈尔滨工业大学研制的两足步行机器人,北京自动化研究所1993年研制的喷涂机器人,1995年完成的高压水切割机器人,沈阳自动化研究所研制完成的有缆深潜300m机器人、无缆深潜机器人、遥控移动作业机器人。我国在仿人形机器人方面,也取得很大的进展。例如,中国国防科学技术大学经过10年的努力,于2000年成功地研制出我国第一个仿人形机器人——“先行者”,其身高140厘米,重20公斤。它有与人类似的躯体、头部、眼睛、双臂和双足,可以步行,也有一定的语言功能。它每秒走一步到两步,但步行质量较高:既可在平地上稳步向前,还可自如地转弯、上坡;既可以在已知的环境中步行,还可以在小偏差、不确定的环境中行走。

三、未来机器人的展望

展望未来,对机器人的需求是多面的。在制造工业由于多数工业产品的商品寿命逐渐缩短,品种需求加多,这就促使产品的生产就要从传统的单一品种成批大量生产逐步向多品种小批量柔性生产过渡。有各种加工装备、机器人、物料传送装置和自动化仓库组成的柔性制造系统,以及由计算机统一调度的更大规模的集成制造系统将逐步成为制造工业的主要生产手段之一。

随着工业机器人数量的快速增长和工业生产的发展,对机器人的工作能力也提出了更高的要求,特别是需要各种具有不同程度智能的机器人和特种机器人。这些智能机器人,有的能够模拟人类用两条腿走路,可在凹凸不平的地面上行走移动;有的具有视觉和触觉功能,能够进行独立操作、自动装配和产品检验;有的具有自主控制和决策能力。这些智能机器人,不仅应用各种反馈传感器,而且还运用人工智能中各种学习、推理和决策技术。智能机器人还应用许多最新的智能技术,如临场感技术、虚拟现实技术、多真体技术、人工神经网络技术、遗传算法和遗传编程、放声技术、多传感器集成和融合技术以及纳米技术等。可以说,智能机器人将是未来机器人技术发展的方向。

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