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機(jī)器人的發(fā)展歷史及劃分

2025China.cn   2009年01月07日
智能型機(jī)器人是最復(fù)雜的機(jī)器人,也是人類最渴望能夠早日制造出來的機(jī)器朋友。然而要制造出一臺智能機(jī)器人并不容易,僅僅是讓機(jī)器模擬人類的行走動作,科學(xué)家們就要付出了數(shù)十甚至上百年的努力。

  從1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中,根據(jù)Robota(捷克文,原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文,原意為“工人”),創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個詞。機(jī)器人歷史有了如下的發(fā)展:

  1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制,可以行走,會說77個字,甚至可以抽煙,不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。

  1942年 美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造,但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。

  1948年 諾伯特·維納出版《控制論》,闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律,率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動化工廠。

  1954年 美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器人,并注冊了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作,因此具有通用性和靈活性。

  1956年 在達(dá)特茅斯會議上,馬文·明斯基提出了他對智能機(jī)器的看法:智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型,如果遇到問題,能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。

  1959年 德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。隨后,成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳,他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。

  1962年 美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人,并出口到世界各國,掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。

  1962年-1963年 傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們試著在機(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器,包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器,托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器,而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng),并在1965年,幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器,能識別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。

  1965年 約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置,根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始,美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人,并向人工智能進(jìn)發(fā)。

  1968年 美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器,能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計(jì)算機(jī)有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機(jī)器人,拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。

  1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人,被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長,后來更進(jìn)一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

  1973年 世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作,就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。

  1978年 美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA,這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。

  1984年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate,這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年,他還預(yù)言:“我要讓機(jī)器人擦地板,做飯,出去幫我洗車,檢查安全”。

  1998年 丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件,讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣,相對簡單又能任意拼裝,使機(jī)器人開始走入個人世界。

  1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO),當(dāng)即銷售一空,從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。

  2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba,它能避開障礙,自動設(shè)計(jì)行進(jìn)路線,還能在電量不足時,自動駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。

  2006年 6月,微軟公司推出Microsoft Robotics Studio,機(jī)器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯,比爾·蓋茨預(yù)言,家用機(jī)器人很快將席卷全球。

  從歷史來來看真正意義上的機(jī)器人出現(xiàn)在1959年,經(jīng)過了40年的發(fā)展,現(xiàn)在全世界已裝備了90余萬臺工業(yè)機(jī)器人,種類達(dá)數(shù)十種,它們在許多領(lǐng)域?yàn)槿祟惖纳a(chǎn)和生活服務(wù)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都不能走路,一般是靠軌道滑行,如汽車制造機(jī)器人等?,F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人主要有四種類型:(1)順序型——這類機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng);(2)沿軌跡作業(yè)型——這類機(jī)器人執(zhí)行某種移動作業(yè),如焊接、噴漆等;(3)遠(yuǎn)距作業(yè)型——比如在月球上自動工作的機(jī)器人;(4)智能型——這類機(jī)器人具有感知、適應(yīng)以及思維和人機(jī)通信機(jī)能。

機(jī)器人劃分:

操作型機(jī)器人:能自動控制,可重復(fù)編程,多功能,有幾個自由度,可固定或運(yùn)動,用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。

程控型機(jī)器人:按預(yù)先要求的順序及條件,依次控制機(jī)器人的機(jī)械動作。

示教再現(xiàn)型機(jī)器人:通過引導(dǎo)或其它方式,先教會機(jī)器人動作,輸入工作程序,機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。

數(shù)控型機(jī)器人:不必使機(jī)器人動作,通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人進(jìn)行示教,機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。

感覺控制型機(jī)器人:利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。

適應(yīng)控制型機(jī)器人:機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化,控制其自身的行動。

學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人:機(jī)器人能“體會”工作的經(jīng)驗(yàn),具有一定的學(xué)習(xí)功能,并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。

智能機(jī)器人:以人工智能決定其行動的人。

我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā),將機(jī)器人分為兩大類,即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括:服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中,有些分支發(fā)展很快,有獨(dú)立成體系的趨勢,如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前,國際上的機(jī)器人學(xué)者,從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人,這和我國的分類是一致的。

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