机器人发展历史及未来发展趋势
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机器人研究的进展与前景随着科技的不断发展,人类的生活也日益依赖着各种高科技产品,其中机器人便是其中之一。
机器人作为一个理论、技术、实践交叉的领域,在过去几十年里逐渐从实验室走向应用领域,为我们的生活带来了极大的便利。
本文将从机器人研究的历史、现状、前景以及未来展望等多个方面来一一阐述。
历史机器人的历史可以追溯到早期的机械学派,如欧拉、拉格朗日、蒙提女士等人。
在这一时期,人们主要关注的是简单的机械运动以及力学设计等方面。
直到20世纪初,人们才开始研究具备感知能力、自主控制乃至实现自我演化的机器人,其中早期的代表性机器人包括由阿西莫夫创作的“机器人系列”小说中的三大定律。
这些定律对后来的机器人控制理论的发展以及实际应用均产生了很大的影响。
现状随着科技的不断进步,机器人的应用领域越来越广泛,涉及到医疗、教育、制造、服务等方方面面。
其中,机器人在制造领域的应用最为广泛,包括生产组装线、质检、加工等等;医疗方面,机器人主要被用于手术辅助、康复训练、医疗机器人等领域;在服务领域,机器人用于家庭服务、餐饮服务等。
机器人的研究也在持续发展,特别是人工智能技术的成熟。
目前,机器人最大的研究方向是如何实现机器人自主学习、自主决策以及自我完善。
近年来,深度学习、自然语言处理等技术的发展,使得机器人可以更好地与人类进行交互,实现更人性化的服务。
在未来,机器人将会更好地应用在社会服务领域,包括居家健康、旅游服务以及工业4.0等方面。
前景在未来,机器人的应用将更加广泛和深入,机器人的市场也将会不断扩大,预计到2025年,全球机器人市场规模将达到2800亿美元。
随着可穿戴设备、智能家居以及智能交通等领域的发展,机器人的整合应用将会更加成熟,实现未来城市的智能化建设。
但未来机器人领域还面临着一些挑战。
例如,机器人在技术上的创新需要更多的资本与人才投入。
同时,机器人应用的规范化问题也需要解决,在不断创新的过程中需要遵循一定的法规与标准。
篇一:《机器人发展现状及未来趋势》机人未展趋状器发现及来势一、机器人现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:1.工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降,平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。
2.机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。
3.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
4.机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
5.虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
6.当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统,而是致力于操作者与机器人的人机交互控制,即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统,使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。
7.机器人化机械开始兴起。
从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一探索开拓其实际应用的领域。
我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过“七五”、“八五”科技攻关,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。
机器人在中国的发展历史
自上个世纪70年代末期引入中国以来,机器人在中国逐渐成为一个热门话题和重要的行业。
以下是中国机器人发展的主要历史事件:
1. 1979年,中国引进了第一台工业机器人。
这台机器人是从日本引进的,用于执行电力工厂的危险操作。
2. 1983年,中国开始自主研发机器人。
该年,中国制造出第一台自主研发的缝纫机器人。
3. 1994年,中国机器人产业开始发展起来。
随着中国市场的快速增长和技术的推进,中国地区开始出现一系列机器人生产厂家。
4. 2003年,中国政府制定了协调人机关系与促进机器人产业发展的政策。
这项政策为机器人产业推广提供了强大支持,使得机器人产业迅速发展起来。
5. 2013年,中国成为世界上最大的机器人市场。
中国在全球机器人数量上升到了第一位,表明国内机器人需求的快速增长和工业锻造过程自动化程度的提高。
6. 2015年,中国国家战略制定了“中国制造2025”计划。
这个计划从政策层面促进了机器人行业的发展和壮大。
该计划目标是推动制造业智能化升级和转型,为机器人技术的升级发展创造良好的政策环境。
7. 2017年,中国机器人企业开始进取全球市场。
如科沃斯、铁汇机器人、步云科技、深圳招财猫等公司,更是在海外拓展市场,并成功开拓美国、欧洲和亚洲市场。
可以看出,中国机器人发展经历了从引进到自主研发,再到成为世界领先国家的历程。
未来,随着科技的进步和政策环境的优化,中国机器人发展速度在不断加快。
我国工业机器人发展历史及取得的成就随着科技的不断进步,工业机器人在生产中的使用也越来越广泛。
在这一领域中,我国工业机器人的发展也取得了巨大的成就。
下面从不同的角度来讲述我国工业机器人的历史发展以及取得的成就。
一、技术创新我国工业机器人的历史可以追溯到上世纪六十年代。
在那个时候,我国对于工业机器人的研究主要集中在传感器、运动控制系统以及高精度传动系统等方面。
其中最有名的研究项目就是“七五”计划中的机器人计划。
通过这个计划,我国成功地研制出了无极调速电机、精密减速器等关键器件,为我国工业机器人的发展打下了坚实的技术基础。
二、产业化推广20世纪80年代中期,我国开始了对工业机器人的产业化推广。
在这个时候,我国工业机器人的生产已经达到了一定的规模,并且开始在各行各业中得到广泛的应用。
对于这一领域的投资也不断加大,企业和政府不断改善我们的工业机器人产品的性能和质量,并不断探索新的应用领域。
三、创新创业在我国工业机器人发展中,有很多的创新型企业开始涌现。
这些企业以技术为核心,以开发自主品牌为目标,不断推出更加高精度、便捷、智能的工业机器人产品。
这些企业还不断优化自己的生产流程,不断改进产品设计。
例如,我国知名的机器人公司Universal Robots,就在技术上不停地进行创新,不断研发出更加实用的机器人产品。
这些研究成果不仅为企业的经济效益提高,更重要的是带动了行业的技术进步和市场的发展。
四、市场生态我国在工业机器人市场方面的进展已经很成熟,市场已经逐步形成了生态环境。
从整体市场看,我国在工业机器人的生产中已经占有一席之地,尤其是在国内工业机器人中高端市场中表现极为突出。
同时,国内企业的产品设计已经相当成熟,高品质、高精度的工业机器人不断涌现,使得我国在国际市场中更具竞争力。
总之,我国工业机器人行业取得的成就不仅体现在技术创新、产业化推广、创新创业和市场生态上,在应用领域中,我国工业机器人在汽车、电子、制造、医疗等多个行业都得到了广泛的应用,不断推动着行业的发展和技术进步。
机器人的概念和发展历史机器人,作为现代科技的杰作,已经在我们的生活中扮演了越来越重要的角色。
它们是由人工智能技术驱动的自动化设备,能够执行人类指定的任务。
本文将介绍机器人的概念和发展历史,以便更好地了解这一领域的进展。
一、机器人的概念机器人的概念可以追溯到古代。
古希腊神话中的“泰坦机械人”塔尔诺斯,以及犹太故事中的“高利根”都可以被看作是机器人的雏形。
然而,当今对机器人的定义是在20世纪初确定的。
机器人是一种可以代替人类完成一系列任务的自动化设备。
它们通常由电子元件、电机和传感器等组成,可以模拟或复制人类的行为。
机器人技术主要是利用计算机程序来控制机器人的动作和决策,使其能够根据预设的指令执行任务。
二、机器人的发展历史机器人技术的发展经历了多个阶段,下面将详细介绍。
1. 机器人的起源现代机器人技术的起源可以追溯到20世纪初。
1920年代,捷克作家卡雷尔·恰佩克的戏剧《罗塞朵》中首次出现了“机器人”的概念。
这个词来自捷克语“robota”,意为“劳动”。
2. 工业机器人的兴起随着科技的进步,20世纪50年代是工业机器人发展的关键时期。
1954年,美国发明家乔治·德沃尔首次提出了“机器人”一词,他的作品奠定了机器人技术的基础。
3. 机器人应用的扩大20世纪70年代,随着计算机技术的迅猛发展,机器人应用的范围不断扩大。
机器人开始在汽车制造、电子组装等工业领域中广泛应用。
4. 服务型机器人的崛起随着计算机技术和人工智能的进步,服务型机器人逐渐崭露头角。
这些机器人能够与人类进行交互,执行更复杂的任务,如清洁机器人、陪护机器人等。
5. 机器人的未来发展未来,机器人技术将越来越重要。
预计机器人技术将在医疗、农业、教育等领域发挥重要作用。
人们将会看到更多能够与人类进行智能对话和协同工作的机器人。
三、机器人的应用领域和前景机器人的应用领域非常广泛,下面将介绍几个主要的应用领域。
1. 工业制造工业机器人在汽车制造、电子组装等领域发挥着关键作用。
国内工业机器人的发展历史一、引言近年来,随着科技的不断进步和工业自动化的推进,国内工业机器人的发展取得了长足的进步。
本文将从国内工业机器人的起源、发展阶段和应用领域等方面进行探讨,以展示国内工业机器人的发展历史。
二、起源阶段国内工业机器人的起源可以追溯到上世纪80年代,当时国内对于机器人技术的研究刚刚起步。
那个时期,国内主要以引进国外技术和设备为主,进行机器人的研发和生产。
这一阶段,国内工业机器人的应用主要集中在汽车制造、电子电器、机械制造等领域。
三、发展阶段1. 技术引进阶段在上世纪80年代末和90年代初,国内开始引进国外先进的工业机器人技术。
这一阶段,国内工业机器人的发展主要依赖于技术引进和合作。
国内企业通过购买国外机器人设备和技术,进行本土化生产和改进,逐渐掌握了核心技术。
2. 自主研发阶段自上世纪90年代中期以来,国内工业机器人开始进入自主研发阶段。
国内企业积极投入研发力量,加大对机器人核心技术的研究和创新。
通过自主研发,国内工业机器人的性能不断提升,逐渐具备了更高的精度、稳定性和智能化水平。
3. 创新发展阶段近年来,国内工业机器人进入了创新发展的新阶段。
国内企业加大了对机器人技术的研究和创新投入,推动了工业机器人的创新发展。
国内工业机器人在应用领域不断拓展,涵盖了汽车制造、电子电器、食品饮料、医疗保健等多个领域。
四、应用领域1. 汽车制造国内工业机器人在汽车制造领域的应用非常广泛。
机器人可以代替人工进行汽车零部件的装配、焊接、喷涂等工艺,提高生产效率和产品质量。
2. 电子电器在电子电器制造领域,工业机器人可以用于电子元件的贴片、焊接、组装等工艺,提高生产效率和产品一致性。
3. 机械制造在机械制造领域,工业机器人可以用于零部件的加工、装配、喷涂等工艺,实现生产线的自动化和智能化。
4. 食品饮料在食品饮料制造领域,工业机器人可以应用于包装、搬运、分拣等工艺,提高生产效率和产品卫生安全。
5. 医疗保健工业机器人在医疗保健领域的应用也日益增多。
空间机器人发展现状与技术展望近年来,随着人工智能和机器人技术的迅速发展,空间机器人作为未来空间探索和利用的重要工具,也正迎来前所未有的发展机遇。
本文将探讨空间机器人的发展现状以及未来技术展望。
一、空间机器人发展现状1. 历史回顾空间机器人的发展可以追溯到上世纪60年代,当时苏联首次成功发射了世界上第一个载人太空船“东方一号”,标志着人类首次进入太空。
此后,各国相继展开了包括月球探测、空间站建设等一系列太空探索活动。
为了更好地开展太空任务,相继涌现了一批空间机器人技术,如机械臂、探测器等,为太空任务的顺利实施提供了重要支持。
2. 发展现状目前,空间机器人已成为太空探索和利用的重要一环,各国纷纷投入大量资源开展空间机器人技术研发。
在地球轨道上,国际空间站配备了多台机械臂,用于维修、组装和科学实验等任务;在月球探测任务中,中国的玉兔号等探测器也广泛使用了空间机器人技术,成功完成了多项任务。
一些商业公司也开始积极参与空间机器人领域,如SpaceX公司和Blue Origin公司等,它们研发的空天飞机和载人飞行器也需要配备空间机器人进行维修和操作。
3. 技术特点空间机器人的发展具有一些突出的技术特点,主要包括智能化、自主化和多功能化。
随着人工智能和自主导航技术的飞速发展,空间机器人可以实现更高水平的智能化和自主化操作,能够独立完成复杂的任务,如对太空垃圾进行清理、对故障卫星进行维修等,具有较强的灵活性和适应性。
1. 智能化未来,随着人工智能技术的不断成熟,空间机器人将具备更高水平的智能化。
通过深度学习和神经网络算法,空间机器人可以实现更加精准的环境感知和任务规划,能够更好地适应复杂多变的太空环境。
通过图像识别技术,可以让空间机器人在太空中辨识出各种天体和空间设施,为科学实验和资源开发提供更多可能。
2. 自主化自主导航技术是未来空间机器人发展的重要方向。
未来的空间机器人可以利用卫星导航系统和激光雷达等技术,实现更加精准的定位和导航,避免因传统导航系统的不稳定性而产生的误差。
工业机器人引言工业机器人是一种能够自动执行复杂任务的可编程装置。
由于其高效、高精度和高稳定性,工业机器人已经在生产制造行业得到了广泛应用。
本文将介绍工业机器人的发展历程、工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
发展历程工业机器人的历史可以追溯到20世纪60年代。
最早的工业机器人是由美国斯坦福大学的研究人员发明的,用于协助汽车制造。
在接下来的几十年中,工业机器人得到了许多技术创新和改进。
当今的工业机器人已经实现了许多先进功能,例如感知能力、人机协作和自主导航等。
工作原理工业机器人的工作原理通常包括以下几个关键步骤:1.感知环节:机器人通过各种传感器来感知外部环境,例如视觉传感器、力测传感器等。
这些传感器可以帮助机器人获取周围物体的位置、形状和状态等信息。
2.规划与控制:基于感知结果,机器人需要进行规划与控制,确定执行任务的路径和动作。
这通常通过预先编程或者机器学习等方法来实现。
3.执行任务:一旦机器人确定好路径和动作,它会自动执行任务。
机器人的执行通常包括移动、抓取、放置等动作。
应用领域工业机器人在许多领域都得到了广泛应用。
以下是一些常见的应用领域:制造业工业机器人在制造业中发挥着重要作用。
它们可以执行重复性的、危险的或繁重的任务,例如焊接、喷涂、装配等。
机器人的高精度和高效率可以大大提高生产效率和品质。
医疗保健工业机器人在医疗保健领域也有着广泛应用。
例如,在手术中,机器人可以辅助医生进行高精度的操作,从而提高手术成功率并减少风险。
物流和仓储工业机器人在物流和仓储领域可以帮助实现自动化的仓库操作。
机器人可以自动搬运货物、装载和卸载货车,大大提高了物流效率和准确性。
未来发展趋势工业机器人的未来发展趋势有以下几个方面:1.人机协作:未来的工业机器人将更加注重与人的合作。
机器人将能够与人类工作人员实现紧密的协作,相互补充优势,提高生产效率和安全性。
2.人工智能:随着人工智能技术的快速发展,工业机器人将具备更强的智能化能力。
机器人的历史及其发展趋势引言:机器人是一种用于代替人类进行工作和活动的自动化设备。
它可以执行各种任务,如工业生产、医疗保健、农业、家庭保洁等。
机器人的发展历程可以追溯到古代希腊和古埃及时期。
本文将重点介绍机器人的历史和目前的发展趋势。
一、机器人的历史1. 古代机械:机器人的概念可以追溯到古代希腊和古埃及,那时候的机械装置已经可以自动执行一些工作,如抬水、打谷和自动托拍等。
这些机械装置被视为早期机器人的前身。
2. 工业革命时期:18世纪的英国工业革命推动了机器人的发展。
蒸汽引擎的出现使得机器人可以用来驱动各种机械设备。
第一台现代机器人被认为是1801年由英国工程师约瑟夫·黎明设计的自动人吊运机器人。
3. 二战后的发展:二战期间,机器人在军事领域得到了广泛应用。
德国的纳粹曾研发了V2火箭和飞行器,这些装置被视为早期机器人。
二战后,机器人在日本得到了迅速发展,便于进行重建和发展。
4. 工业机器人的崛起:20世纪60年代,美国发明家乔治·德夫尔发明了第一台可编程的工业机器人,以便协助汽车制造业的生产线。
这一发明引发了全球机器人革命,工业机器人得到快速发展,被广泛用于汽车、电子、制药和其它制造业领域。
5. 服务机器人的兴起:21世纪初,随着人们生活水平的提高,对于生活和工作的便利性的需求增加,服务机器人成为一个新的发展方向。
服务机器人应用在医疗保健、家庭保洁和助力行业等领域,为人类提供更多的便利。
二、机器人的发展趋势1. 人工智能与机器学习:随着人工智能和机器学习技术的发展,机器人的智能化程度不断提高。
机器人可以通过学习和模仿人类行为来获取知识和技能。
这使得机器人能够更好地适应不同的工作环境和任务,并且能够与人类更好地交互。
2. 感知技术的进步:机器人的感知能力是其能够执行各种任务的关键。
随着传感器技术的进步,机器人可以更好地感知和理解周围的环境。
视觉、声音、触觉和气味传感器的应用使机器人能够模拟人类的感官能力,并做出相应的决策和行动。
关于机器人的发展历史机器人是一种具备人工智能和自动化功能的机械装置,它们能够模拟人类的行为、执行任务和与人类进行交互。
随着科技的发展,机器人在各个领域中的应用范围越来越广泛。
本文将探讨机器人的发展历史,从早期的机械装置到现代智能机器人的演进,展示了机器人技术的巨大进步和未来的发展方向。
一、早期机械装置的出现机器人的发展可以追溯到古代,早在古希腊时期,人们就开始了对机械装置的研究与制造。
这些机械装置被用于模拟人体动作,如古代希腊的蒙提神庙中的自动门雕塑,以及古代中国的木偶等。
二、工业革命时期的机械助手工业革命时期,机器人的概念开始进一步发展。
18世纪末期,英国工程师卡特莱特制造了一台可编程的织布机器,这被认为是第一台真正意义上的机器人。
这一发明标志着机器人技术从简单的机械装置向更加复杂的自动化系统转变。
三、现代机器人的崛起随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,现代机器人开始进入人们的视野。
20世纪50年代,计算机技术的突破使得机器人的自主性得到了极大的提高。
美国麻省理工学院的维多·克尔文为机器人赋予了更多的人工智能能力,创造了第一台能够感知环境并做出响应的机器人。
四、机器人在工业领域的应用机器人的主要应用领域之一是工业。
在汽车制造、电子制造和物流等行业,机器人被广泛用于自动化生产线和装配过程。
机器人的快速、精确和可靠的工作能力提高了生产效率和产品质量,并减少了人工劳动的成本。
五、机器人在医疗领域的应用机器人的另一个重要应用领域是医疗。
手术机器人可以通过精准的操控和三维视觉系统,帮助医生进行复杂的手术操作。
这种技术提高了手术的准确性和安全性,减少了手术创伤和恢复时间。
六、机器人在服务领域的应用随着人们生活水平的提高,机器人在服务领域的应用也越来越受到关注。
例如,家庭机器人可以帮助做家务、照顾老人和儿童,为我们提供更便捷、更舒适的生活。
同时,机器人的智能语音交互和人脸识别技术也使得机器人在酒店、餐饮等行业发挥重要作用。
机器人的发展历史及未来发展趋势【摘要】随着科技的发展,机器人在越来越多的领域发挥着越来越重要的作用。
机器人也已不是仅仅在科幻小说和科幻电影里出现,在很多领域里我们都可以看到机器人的身影。
我们相信,随着科学技术的不断发展,在不远的将来,机器人会变得更加普遍。
同时,它们所具有的功能也会越来越多。
接下来,本文将具体介绍机器人的发展历史,同时也会根据科技的最新发展分析机器人未来的发展趋势。
【关键词】机器人发展历史发展趋势一、机器人的定义机器人是在怎样的情况下产生的?机器人形象和机器人一词,最早出现在科幻和文学作品中。
1920年,一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本,剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人作为人类生产的工业品推向市场,让它充当劳动力代替人类劳动的故事。
作者根据小说中Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。
那机器人的定义到底是什么呢?在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,机器人问世已有几十年,但对机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。
原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。
根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。
就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。
也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想像和创造空间。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,人们提出了两个有代表性的定义。
一是森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。
从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象;另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:1.具有脑、手、脚等三要素的个体;2.具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;3.具有平衡觉和固有觉的传感器。
该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。
非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。
这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为:“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象”1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。
”目前关于对机器人行为的描述中,以科幻小说家以撒·艾西莫夫在小说《我,机器人》中所订立的“机器人三定律”最为著名。
艾西莫夫为机器人提出的三条“定律”(law),程序上规定所有机器人必须遵守:1.机器人不得伤害人类,且确保人类不受伤害;2.在不违背第一法则的前提下,机器人必须服从人类的命令;3.在不违背第一及第二法则的前提下,机器人必须保护自己。
“机器人三定律”的目的是为了保护人类不受伤害,但艾西莫夫在小说中也探讨了在不违反三定律的前提下伤害人类的可能性,甚至在小说中不断地挑战这三定律,在看起来完美的定律中找到许多漏洞。
在现实中,“三定律”成为机械伦理学的基础,目前的机械制造业都遵循这三条定律。
二、机器人的发展历史科技的发展带动着机器人技术的发展,可以说机器人的发展史也是世界科技发展史的体现。
科学的前沿技术在机器人中都有应用。
机器人发展到目前为止共分为三个阶段。
第一阶段的机器人只有“手”, 以固定程序工作, 不具有外界信息的反馈能力;第二阶段的机器人具有对外界信息的反馈能力, 即有了感觉, 如力觉、触觉、视觉等;第三阶段, 即所谓“智能机器人”阶段,这一阶段的机器人已经具有了自主性,有自行学习、推理、决策、规划等能力。
第一代是可编程机器人(如下图),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。
这一带机器人从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。
第一代机器人第二代是感知机器人(如下图),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。
第二代机器人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(如下图)。
目前,这类机器人处于试验阶段,将向实用化方向发展。
第三代机器人现在,让我们来具体看看机器人的发展历史。
工业机器人的最早研究可追溯到第二次大战后不久。
在40年代后期,橡树岭和阿尔贡国家实验室就已开始实施计划,研制遥控式机械手,用于搬运放射性材料。
这些系统是“主从”型的,用语准确地“模仿”操作员手和臂的动作。
主机械手由使用者进行导引做一连串动作,而从机械手尽可能准确地模仿主机械手的动作,后来用机械耦合主从机械手的动作加入力的反馈,使操作员能够感觉到从机械手及其环境之间产生的力。
50年代中期,机械手中的机械耦合被液压装置所取代,如通用电气公司的“巧手人”机器人和通用制造厂的“怪物”I型机器人。
1954年G.C.Devol提出了“通用重复操作机器人”的方案,并在1961年获得了专利。
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(Univeral Automation)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(Versatile Transfer)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。
可以说,60年代和70年代是机器人发展最快、最好的时期,这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。
主要成就如下表。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人,他是全电动驱动、关节式结构、多CPU二级微机控制、采用VAL专用语言,可配置视觉、触觉的力觉感受器的,技术较为先进的机器人。
同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平面关节的SCARA型机器人。
整个70年代,出现了更多的机器人商品,并在工业生产中逐步推广应用。
随着计算机科学技术、控制技术和人工智能的发展,机器人的研究开发,无论就水平和规模而言都得到迅速发展。
据国外统计,到1980年全世界约有2万余台机器人在工业中应用。
在过去30~40年间,机器人学和机器人技术获得引人注目的发展,具体体现在:1.机器人产业在全世界迅速发展;2.机器人的应用范围遍及工业、科技和国防的各个领域;3.形成了新的学科——机器人学;4.机器人向智能化方向发展;5.服务机器人成为机器人的新秀而迅猛发展。
我国在机器人研究方面相对西方国家和日本来说起步较晚。
但我们所取得的成就仍是不容轻视的。
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。
可以说机器人技术的发展速度还是比较快的。
原来只能在科幻小说和电影中看到的机器人现在可以说已经离我们越来越近了。
那么在未来,机器人的发展趋势到底会是怎样的呢?三、机器人未来的发展趋势智能化可以说是机器人未来的发展方向,智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。
智能机器人可获取、处理和识别多种信息,自主地完成较为复杂的操作任务,比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。
对于未来意识化智能机器人很可能的几大发展趋势,在这里概括性地分析如下:1.语言交流功能越来越完美智能机器人,既然已经被赋予“人”的特殊称义,那当然需要有比较完美的语言功能,这样就能与人类进行一定的,甚至完美的语言交流,所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。
对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化,是一个必然性趋势,在人类的完美设计程序下,它们能轻松地掌握多个国家的语言,远高于人类的学习能力。
另外,机器人还能进行自我的语言词汇重组能力,就是当人类与之交流时,若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时,可以自动地用相关的或相近意思词组,按句子的结构重组成一句新句子来回答,这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力,是一种意识化的表现。
2.各种动作的完美化机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的,我们知道人类能做的动作是极至多样化的,招手、握手、走、跑、跳、等各种手势,都是人类的惯用动作。
不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作,不过相对是有点僵化的感觉,或者动作是比较缓慢的。
未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉,使其动作更像人类,模仿人的所有动作,甚至做得更有形将成为可能。
还有可能做出一些普通人很难做出的动作,如平地翻跟斗,倒立等。
3.外形越来越酷似人类科学家们研制越来越高级的智能机器人,是主要以人类自身形体为参照对象的。
自然先需有一个很仿真的人型外表是首要前提,在这一方面日本应该是相对领先的,国内也是非常优秀的。