机器人技术的发展历史

机器人技术的发展历史
谈起机器人,我们并不感觉到陌生。但是,大部分人对机器人的了解很可能来自科幻小说或电影以及形形的机器人比赛和展览。这并不奇怪,应为“机器人”这个词就得之于作家的笔端。1920年,捷克剧作家 Karel Capek 在剧本《Rossum’s Universal Robots》中,描述了一个具有人的外表、特征和功能的机器,并命名为“Robot”。从此,机器人这个词广泛的出现在各种科幻小说和电影中。而“机器人”这个名称也被人们牢牢的记住了。
机器人的出现不过是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有5000多年的历史。
早在公元前3000年,埃及人们就制造出了水钟和用水驱动的关节活动的手指。古希腊人曾经创造出能够表演的自动木偶,大小和真人一样。这就是古代的“机器人”。我国是文明古国,机械制造技术历来很发达。中国发明的指南车和记里鼓车堪称古老自动机械的光辉典范。不仅如此,很多文献中也有关于“机器人”的记载。在春秋战国时期,有一种由简单机械发动能够自己转动跳跃的木马。三国时期,著名巧匠马钧制造了会表演各种杂技的木人。诸葛亮的木牛流马更是脍炙人口,可惜失传于后世。此后机器人技术就停留在传说或很简单的机械机
构的层次上,只有少数科学家或机械师由于对这方面有浓厚的兴趣才研制一些类似的机械。
到了17世纪,由于钟表技术的发展,出现了许多栩栩如生的机械装置。这在当时被人们成为“自动玩偶”。在这一时期最著名的当数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。1773年,他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等。他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。到了清代,外国机器人开始出现在中国。1764年在中国出现了能演出一部《西厢记》的18个机器人。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶。它制作于二百年前,两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐,现在还定期演奏 供参观者欣赏,展示了古代人的智慧。
进入20世纪后,随着整个科学技术的迅速发展,有更多的科学家投入到机器人的研究与开发工作中,从而使之进入了现代机器人时代。
美国是现代机器人的发源地。1927年,美国西屋电气公司的工程师温兹利制造了第一个电动机器人——电报箱,它装有无线电发报机,可以回答一些问题,但不会走动。在纽约举
无缝内衣办的世界博览会上展出,颇受关注。1934年该公司又推出了能说话的机器人“威利”,但仍不会走动。1939年在纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。1951年,美国麻省理工学院成功研制出了第一台数控铣床,从而首先实现了机械和电子的结合,是机器人机—电一体化技术的先驱。1959年,美国人英格伯格和德沃尔合作研制出了第一台工业机器人的样机;1961年,美国Unimation公司制造出了用于模铸生产的工业机器人“尤尼梅特”,并兴办了世界上第一家机器人制造工厂——尤里梅逊公司。公司生产的“尤里梅特”和“沃尔萨特兰”机器人成为世界上最早的,至今仍在使用的工业机器人。英格伯格和德沃尔被世人称为“工业机器人之父”。而机器人也进入了现代机器人的新纪元。
现代机器人的发展,按其不同时间所具有的水平,可分为三个阶段。由于机器人技术发展迅速多变,至今各国学者意见尚不统一,但多数认为可分为3代。
金量子第一代:可编程序的示教再现机器人,简称“再现机器人”。
这种机器人采取在工作现场进行实时编程控制,一旦重新编程后,机器人就会按照该程序反应烧结碳化硅
依次重复动作。所谓示“教再现”,就是事先靠工人去“教导”、“指示”机器人如何去做。有两种方式:一种是靠操作者“手把手”或模拟方式,称为“人工导引示教”;另一种是数控编程示教——示教盒示教,就是操作者在现场手持示教盒(控制器),输入数值和语言信息来指示机器人的动作。
上文提到的“尤里梅特”和“沃尔萨特兰”堪称第一代机器人的杰出代表。这种机器人的动作十分机械,能完全再现人教给它的动作,甚至连细节都不会忘记。它的动作十分准确,不会产生一丝偏差。并且可以自动、反复不断的进行这种工作。
现在,机器人的种类虽然很多,但是其庞大家族的主要成员仍然是示教再现型工业机器人,从制造机器人的初衷是为了实现生产自动化的角度看,这种工业机器人造价低廉,最为实用。
200gana-580示教再现型工业机器人主要由机械手臂、控制装置、机座、能源装置和驱动装置等几部分组成。这种工业机器人按结构可以分为直角坐标式,球坐标式、圆柱坐标式和关节机器人,一般做成类似人臂的结构,以满足三维空间位置及姿态的要求。
示教再现型机器人大部分在汽车制造、电子、机械等行业从事焊接、油漆、装配、包装、零件加工、搬运等专门性工作。此外,它还被用于井下采煤、石油开采和核电站的检修工作等等。
第二代:具有一定感觉功能和一定适应能力的离线编程机器人,又称为简单智能组合式机器人。铱-192
这种机器人依靠视觉、听觉、力觉和触觉等传感器,可以感受外界环境,通过控制系统使其作出相应的动作。计算机运行程序,是按照预定作业任务非现场编程,所以叫做“离线编程示教”。当机器人再现作业时,若与编程的路径有误差,这时传感器探知的信息立即反馈给控制系统,然后就可以自行修正,这就是说,这类机器人具有一定的自适应能力。
20世纪40年代,第二代机器人开始有了较大的发展并被广泛的应用于生产、生活实践中。感觉机器人的显著特征是对外界环境的变化具有感觉的能力,它能在适应外界条件变化的情况下完成各种工作任务,具有一定的视觉、听觉和触觉功能,其控制方式显然要比示教再现型机器人复杂得多。
生产数据采集
感觉机器人字1980年以后进入了实用阶段,并开始普及,这类机器人的典型代表是检修机器人、自主型双臂机器人、语言启动机械手、核工业机器人等。现在广受人们关注的管道维修机器人就属于这一类别。
第三代:智能机器人
这类机器人是当今最新、最热门的研究课题,其中“仿人形智能机器人”(也称类人型)为最顶端的追求。这类机器人装有仿人的感知器官,是由多种性能先进且能互相“融合”的传感器构成,具有很强的自适应能力;具有逻辑思维能力,能进行推理、判断、自学、自理、自决功能;具有识别对象、感知环境、随机应变等能力;可以进行复杂的劳动和代替人类部分脑力劳动。智能机器人的研究水平的高低,在一定程度上是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。
1968年,美国斯坦福研究所研制出了世界上第一台智能机器人。实验证明这台机器人的智力水平已经达到了大猩猩的水平,但仍属一类。

本文发布于:2024-09-23 11:26:53,感谢您对本站的认可!

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