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《機器人發展簡史》,值得一讀!

《機器人發展簡史》,值得一讀!

機器人學研究的是如何綜合運用機械、感測器、驅動器和計算機來實現人類某些方面的功能—John J.Craig

機器人(ROBOT)的定義

★Robot來源於捷克作家Karel Capek 1920年的劇本《羅沙姆的萬能機器人公司》,Capek把捷克語「Robota(奴隸)」寫成了「Robot」,該劇描寫了Robot從只會勞動沒有思維的奴隸發展到消滅人類,后又進化為人類的社會悲劇。

★為了防止機器人傷害人類,科幻作家阿西莫夫 (Asimov)於1940年發表的作品《Runaround》提出了機器人的倫理性綱領— 「機器人三原則」:1)、機器人不應傷害人類;2)、機器人應遵守人類的命令,與1)違背的命令除外;3)、機器人應能保護自己,與1)、2)相抵觸者除外。

機器人的發展傳說

關於機器人的傳說歷史悠久

◆《列子.湯問》記載著這麼一個故事,公元前900多年西周周穆王時,巧匠偃師製作了一個 「能唱歌、跳舞,像真人一樣 」的人偶;

三國諸葛亮製作的木牛流馬

不過嚴格意義上這些都不能算是機器人,或者說和我們目前所接觸的機器人是不一樣的。且不說他們的背後有沒有事實依據,就算是真的,這類的所謂「機器人」也多為人工控制,如特洛伊木馬一般,沒有高效率的能源驅動,在那個年代如何做到「栩栩如生」?可能更多的還是傳說吧。

1768~1772年瑞士鐘錶匠德羅斯 (Jaquet Droz)父子製造的寫字偶人、繪圖偶人、彈琴偶人,贏得了世界聲譽。

以上的偶人都是以關節和凸輪作為傳動,實現複雜的功能,我們不禁要感嘆匠人的精巧,也是從這個時候開始,機器人也逐漸從必須像人的外觀變為可以實現人的動作這個方向轉變。

工業機器人

◆1961年,Unimation公司生產的世界上第一台工業機器人在美國特倫頓(新澤西州首府)的通用汽車公司安裝運行。這台工業機器人用於生產汽車的門、車窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架,以及汽車內部的其他硬體等。遵照磁鼓上的程序指令,Unimate機器人4000磅重的手臂可以按次序堆疊熱壓鑄金屬件。Unimate機器人成本耗資65000美元,但Unimation公司售價僅為18000美元。(也真是蠻拼的,不過也證實了該公司的眼光,推廣工業機器人的決心使得他們在以後賺的盆滿缽滿,雖然後來被Westinghouse兼并又賣給了Staubli。)

1967年,一台Unimate機器人安裝運行於瑞典的Metallverken,Uppsland Väsby,這是在歐洲安裝運行的第一台工業機器人。

1969年,通用汽車公司在其洛茲敦(Lordstown)裝配廠安裝了首台點焊機器人。Unimation機器人大大提高了生產率,90%以上的車身焊接作業可通過機器人來自動完成。只有20%-40%的傳統生產廠的焊接工作由人工完成。

1969Unimation公司的工業機器人進入日本市場。Unimation公司與日本川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)簽訂許可協議,生產Unimate機器人專供亞洲市場銷售。川崎把開發和生產能節省勞動力的機器人和系統作為一項重要任務來完成,成為日本在工業機器人領域的先驅。1969年,川崎重工公司成功開發了Kawasaki -Unimate2000機器人,這是日本生產的第一台工業機器人。

70年代之前基本是Unimation的天下,該公司把機器人賣給各種公司,包括歐洲,日本,大大提高了生產效率,不過這也正使得該公司逐漸在後一時代的工業機器人井噴之時被其他公司迎頭趕上。

1970年,在美國芝加哥舉行第一屆美國工業機器人研討會。一年以後,該研討會升級為國際工業機器人研討會(InternationalSymposium on Industrial Robots ,ISIR)。舉行國際工業機器人研討會的目的是給在機器人領域的世界各地的研究人員和工程師提供一個機會以展示他們的作品,並分享自己的想法。1997年,該研討會更名為國際機器人研討會(InternationalSymposium on Robotics ,ISR),其中包括服務機器人的技術。

1971年,日本機器人協會(Japanese RobotAssociation)成立。這是世界上第一個國家機器人協會。日本機器人協會最初是一個非官方的自發組織,以開展工業機器人座談會的形式成立。1972年,工業機器人座談會改名為日本工業機器人協會(Japan IndustrialRobot Association ,JIRA),1973年正式註冊成立。1994年改為現名――日本機器人協會(Japanese Robot Association,JARA)。日本工業機器人協會更名為日本機器人協會,是因為機器人領域的重大進展導致了對機器人需求的多樣化,機器人由製造業擴展到非製造業,例如,核電站、醫療服務及福利事業,民用工程及建築業以及海洋事業等方面。

1973年,第一台機電驅動的6軸機器人面世。德國庫卡公司(KUKA)將其使用的Unimate機器人研發改造成其第一台產業機器人,命名為Famulus,這是世界上第一台機電驅動的6軸機器人。

1974年,第一台小型計算機控制的工業機器人走向市場。1974年,美國辛辛那提米拉克龍(Cincinnati Milacron)公司的理查德·霍恩(RichardHohn)開發出第一台由小型計算機控制的工業機器人,命名為T3,即「TheTomorrow Tool」。這是世界上第一次機器人和小型計算機的攜手合作。

從這之後,機器人逐漸向著多感測器智能控制方向發展,由於計算機的加入,使得機器人可以完成更為精密並且快速的計算,機器人的發展進入到智能化。

1974年,瑞典通用電機公司(ASEA,ABB公司的前身)開發出世界上第一台全電力驅動、由微處理器控制的工業機器人IRB 6。IRB6主要應用於工件的取放和物料的搬運,首台IRB 6運行於瑞典南部的一家小型機械工程公司。IRB 6採用仿人化設計,其手臂動作模仿人類的手臂,載重6公斤載荷,5軸。IRB 6的S1控制器是第一個使用英特爾8位微處理器,內存容量為16KB。控制器有16個數字I / O介面,通過16個按鍵編程,並具有四位數的LED顯示屏。

1977年,首屆恩格柏格(Engelberger)機器人獎頒布。恩格柏格機器人獎是世界上最負盛名的機器人榮譽。該獎項授給那些在機器人產業的技術開發、應用領域作出卓越貢獻的個人。每位獲獎者獲得一筆酬金和帶有下面題詞的紀念章,「在為人類服務的機器人科學的進步做出貢獻。」

恩格柏格機器人獎每年由機器人工業協會(Robotic Industries Association,RIA)授予給世界各地在機器人領域作出傑出貢獻的個人。自1977年首屆恩格柏格機器人獎頒布以來,至今該獎項已授給世界上17個不同國家的114名傑出個人。

1978年,美國Unimation公司推出通用工業機器人(Programmable Universal Machine for Assembly,PUMA),應用於通用汽車裝配線,這標誌著工業機器人技術已經完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。不僅如此,一些大學還用Puma系列的工業機器人作為教具。我相信學過機器人學的同學們一定會記得老師用Puma560講解矩陣變化吧。

1978年,日本山梨大學(Universityof Yamanashi)的牧野洋(Hiroshi Makino)發明了選擇順應性裝配機器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm,SCARA)。SCARA機器人具有四個軸和四個運動自由度(包括X、Y、Z方向的平動自由度和繞Z軸的轉動自由度)。SCARA系統在x、y方向上具有順從性,而在Z軸方向具有良好的剛度,此特性特別適合於裝配工作。SCARA的另一個特點是其串接的兩桿結構,類似人的手臂,可以伸進有限空間中作業然後收回,適合於搬動和取放物件,如集成電路板等。到目前為止,SCARA仍然是工業一線常用的機器人。

上圖是一些細節的歷史,在80年代後期發展階段,早期的領頭羊機器人產業要不被吞併要不被收購,不過也正是由於競爭,才有了更多創新。

2011年全世界工業機器人銷量為16.5萬台,比2010年增長37%,2011年銷量創有史以來的最高紀錄。 「2011年可以說是工業機器人發展50年以來最成功的一年,自從1961年第一台工業機器人安裝運行至今全世界共售出230多萬台工業機器人,而且工業機器人將迎來更美好的未來。」2012年5月23日,國際機器人聯合會(International Federation of Robotics ,IFR)主席――Shinsuke Sakakibara博士在德國慕尼黑的自動化展上發表如上聲明。

1961年,Unimation公司生產的世界上第一台工業機器人在美國新澤西州的通用汽車公司安裝運行。從那時起,工業機器人的發展一直沒有停步。工業機器人發展從2軸到6軸、從重量級到輕量級,驅動從液壓執行機構到電動馬達,應用領域從汽車工業到其他分行業,工業機器人新增的功能、應用領域不斷增加。今天,約有110多萬台工業機器人在世界各地的工廠安裝運行。

如今已經是工業機器人發展的第56個年頭,希望有更多里程碑似的成品減輕人們的勞動,並且希望逐步將機器人從工業更多推進到更多方面,當然,還有的機器人事業——希望可以大展風采。

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