工業(yè)機器人是如何發(fā)展到今天這個(gè)地步的？

　　工業(yè)機器人定義：工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動(dòng)執行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現各種功能的一種機器。它可以接受人類(lèi)指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業(yè)機器人還可以根據人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

　　喬治·迪沃申請了第一個(gè)機器人的專(zhuān)利在1954年(1961年授予)。制作機器人的第一家公司是Unimation，由迪沃并成立約瑟夫F. Engelberger于1956年，并且是基于迪沃的原始專(zhuān)利。Unimation機器人也被稱(chēng)為可編程移機，因為一開(kāi)始他們的主要用途是從一個(gè)點(diǎn)傳遞對象到另一個(gè)，不到十英尺左右分開(kāi)。他們用液壓 執行機構，并編入關(guān)節 坐標，即在一個(gè)教學(xué)階段進(jìn)行存儲和回放操作中的各關(guān)節的角度。他們是精確到一英寸的1 / 10,000。Unimation后授權其技術(shù)，川崎重工和GKN，制造Unimates分別在日本和英國。一段時(shí)間以來(lái)Unimation唯一的競爭對手是美國辛辛那提米拉克龍公司 的俄亥俄州。這從根本上改變了20世紀70年代后期，幾個(gè)大財團的日本開(kāi)始生產(chǎn)類(lèi)似的工業(yè)機器人。

　　1969年，維克多·沙因曼在斯坦福大學(xué)發(fā)明了斯坦福大學(xué)的手臂，全電動(dòng)，6軸多關(guān)節型機器人的設計允許一個(gè)手臂的解決方案。這使得它精確地跟蹤在太空中任意路徑拓寬了潛在用途的機器人更復雜的應 用，如裝配和焊接。沙因曼則設計了第二臂的MIT 人工智能實(shí)驗室，被稱(chēng)為“麻省理工學(xué)院的手臂?！?沙因曼，接收獎學(xué)金從Unimation發(fā)展他的設計后，賣(mài)給那些設計以Unimation誰(shuí)進(jìn)一步發(fā)展他們的支持，通用汽車(chē)公司，后來(lái)它上市的可編程的通用機裝配(PUMA)。

　　現代機器人的研究始于20世紀中期，其技術(shù)背景是計算機和自動(dòng)化的發(fā)展，以及原子能的開(kāi)發(fā)利用。

　　自1946年第一臺數字電子計算機問(wèn)世以來(lái)，計算機取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價(jià)格的方向發(fā)展。

　　大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關(guān)的控制、機械零件的研究又為機器人的開(kāi)發(fā)奠定了基礎。

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

　　1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專(zhuān)利。該專(zhuān)利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節，利用人手對機器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機器人能實(shí)現動(dòng)作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人?，F有的機器人差不多都采用這種控制方式。

　　作為機器人產(chǎn)品最早的實(shí)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(yè)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(lèi)似人的手和臂組成。

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

　　1967年日本成立了人工手研究會(huì )(現改名為仿生機構研究會(huì ))，同年召開(kāi)了日本首屆機器人學(xué)術(shù)會(huì )。

　　1970年在美國召開(kāi)了第一屆國際工業(yè)機器人學(xué)術(shù)會(huì )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(yè)機器人，它是液壓驅動(dòng)的，能提升的有效負載達45公斤。

　　到了1980年，工業(yè)機器人才真正在日本普及，故稱(chēng)該年為“機器人元年”。

　　隨后，工業(yè)機器人在日本得到了巨大發(fā)展，日本也因此而贏(yíng)得了“機器人王國的美稱(chēng)”。

　　據聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(huì )(UNECE)和國際機器人聯(lián)合會(huì )(IFR)的統計，至2003年末，在美國運行的機器人總量為112400套，比2002年增長(cháng)7%。預計到2007年底，運行的機器人數量將達到145000套。就每萬(wàn)雇員擁有工業(yè)機器人數進(jìn)行統計，至2003年末，美國制造業(yè)中，每1萬(wàn)雇員擁有63個(gè)工業(yè)機器人。盡管從排名上說(shuō)，美國已經(jīng)進(jìn)入世界前十名，但其與前幾名仍然有著(zhù)很大的差距，僅相當于德國的43%，意大利的54%，歐盟的68%。與普通的制造業(yè)相比，美國汽車(chē)工業(yè)中每萬(wàn)個(gè)產(chǎn)業(yè)工人擁有的工業(yè)機器人數量大大提高，達到740個(gè)，但仍然遠遠低于日本(1400個(gè)機器人)、意大利(1400個(gè)機器人)和德國(1000個(gè)機器人。

　　美國是機器人的誕生地。早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人。比起號稱(chēng)機器人王國的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，美國現已成為世界上的機器人強國之一，基礎雄厚，技術(shù)先進(jìn)。綜觀(guān)它的發(fā)展史。道路是曲折的，不平坦的。

　　20世紀60年代到70年代期間，美國的工業(yè)機器人主要立足于研究階段，只是幾所大學(xué)和少數公司開(kāi)展了相關(guān)的研究工作。那時(shí)，美國政府并未把工業(yè)機器人列入重點(diǎn)發(fā)展項目，特別是，美國當時(shí)失業(yè)率高達6.65%，政府擔心發(fā)展機器人會(huì )造成更多人失業(yè)，因此既未投入財政支持，也未組織研制機器人。而企業(yè)在這樣的政策引導下，也不愿冒風(fēng)險，去應用或制造機器人。致使錯過(guò)了發(fā)展良機，固守在使用剛性自動(dòng)化裝置的層面上。這不能不說(shuō)是美國政府的戰略決策錯誤。70年代后期，美國政府和企業(yè)界雖對工業(yè)機器人的制造和應用認識有所改變，但仍將技術(shù)路線(xiàn)的重點(diǎn)放在研究機器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級機器人的開(kāi)發(fā)上， 致使日本的工業(yè)機器人后來(lái)居上，并在工業(yè)生產(chǎn)的應用上及機器人制造業(yè)上很快超過(guò)了美國，產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上形成了較強的競爭力。

　　進(jìn)入20世紀80年代之后，美國才感到形勢緊迫，政府和企業(yè)界才開(kāi)始真正重視機器人。制定和采取了相應的政策和措施，一方面鼓勵工業(yè)界發(fā)展和應用機器人，另一方面制訂計劃、提高投資，增加機器人的研究經(jīng)費，把機器人看成美國再次工業(yè)化的特征，使美國的機器人迅速發(fā)展。80年代中后期，隨著(zhù)各大廠(chǎng)家應用機器人的技術(shù)日臻成熟，第一代機器人的技術(shù)性能越來(lái)越滿(mǎn)足不了實(shí)際需要。美國開(kāi)始生產(chǎn)帶有視覺(jué)、力覺(jué)的第二代機器人，并很快占領(lǐng)了美國60%的機器人市場(chǎng)。

　　工業(yè)機器人在日本發(fā)展：與此同時(shí)，十九世紀七十年代的日本正面臨著(zhù)嚴重的勞動(dòng)力短缺，這個(gè)問(wèn)題已成為制約其經(jīng)濟發(fā)展的一個(gè)主要問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn)，在美國誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機器人給日本帶來(lái)了福音。1967年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國引進(jìn)機器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠(chǎng)房，并于1968年試制出第一臺日本產(chǎn)unimate機器人。經(jīng)過(guò)短暫的搖籃階段，日本的工業(yè)機器人很快進(jìn)入實(shí)用階段，并由汽車(chē)業(yè)逐步擴大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。1980年被稱(chēng)為日本的“機器人普及元年”，日本開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域推廣使用機器人，這大大緩解了市場(chǎng)勞動(dòng)力嚴重短缺的社會(huì )矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業(yè)的歡迎。1980年~1990年日本的工業(yè)機器人處于鼎盛時(shí)期，后來(lái)國際市場(chǎng)曾一度轉向歐洲和北美，但日本經(jīng)過(guò)短暫的低迷期又恢復其昔日的輝煌。1993年末，全世界安裝的工業(yè)機器人有61萬(wàn)臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。

　　德國工業(yè)機器人的數量占世界第三，僅次于 日本和美國，其智能機器人的研究和應用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。 世界上的機器人供應商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并Trallfa噴漆機器人公司后，其機器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機器人廣泛應用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域。 德國的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級工業(yè)機器人制造商之一。1973年研制開(kāi)發(fā)了KUKA的第一臺工業(yè)機器人。年產(chǎn)量達到一萬(wàn)臺左右。所生產(chǎn)的機器人廣泛應用在儀器、汽車(chē)、航天、食品、制藥、醫學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。

　　我國工業(yè)機器人起步于70年代初，其發(fā)展過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期;80年代的開(kāi)發(fā)期;90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規模。目前我國已生產(chǎn)出部分機器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內諸多企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上;一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現出來(lái)。一些相關(guān)科研機構和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設計制造技術(shù);工業(yè)機器人控制、驅動(dòng)系統的硬件設計技術(shù);機器人軟件的設計和編程技術(shù);運動(dòng)學(xué)和軌跡規劃技術(shù);弧焊、點(diǎn)焊及大型機器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與周邊配套設備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達到或接近世界水平。