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英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論,這是一種研究運動機構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng),可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手,這種機械手臂按程序進(jìn)行工作,可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序,因此具有通用性和靈活性,英格伯格和德沃爾都在研究機器人,認(rèn)為汽車工業(yè)zui適于用機器人干活,因為是用重型機器進(jìn)行工作,生產(chǎn)過程較為固定。1959年,英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出*臺工業(yè)機器人。
古代機器人
機器人一詞的出現(xiàn)和世界上*臺工業(yè)機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。
西周時期,我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人,這是我國zui早記載的機器人。
春秋后期,我國的木匠魯班,在機械方面也是一位發(fā)明家,據(jù)《墨經(jīng)》記載,他曾制造過一只木鳥,能在空中飛行“三日不下”,體現(xiàn)了我國勞動人民的聰明智慧。
公元前2世紀(jì),亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了zui原始的機器人——自動機。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像,它可以自己開門,還可以借助蒸汽唱歌。
1800年前的漢代,大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀,而且發(fā)明了計里鼓車。計里鼓車每行一里,車上木人擊鼓一下,每行十里擊鐘一下。
后漢三國時期,蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”,并用其運送軍糧,支援前方戰(zhàn)爭。
1662年,日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動機器玩偶,并在大阪的道頓堀演出。
1738年,法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進(jìn)食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機械化而進(jìn)行醫(yī)學(xué)上的分析。
在當(dāng)時的自動玩偶中,zui杰出的要數(shù)瑞士的鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。1773年,他們連續(xù)推出了自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等,他們創(chuàng)造的自動玩偶是利用齒輪和發(fā)條原理而制成的。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫,有的拿著鵝毛蘸墨水寫字,結(jié)構(gòu)巧妙,服裝華麗,在歐洲風(fēng)靡一時。由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制,這些玩偶其實是身高一米的巨型玩具?,F(xiàn)在保留下來的zui早的機器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶,它制作于二百年前,兩只手的十個手指可以按動風(fēng)琴的琴鍵而彈奏音樂,現(xiàn)在還定期演奏供參觀者欣賞,展示了古代人的智慧。
19世紀(jì)中葉自動玩偶分為2個流派,即科學(xué)幻想派和機械制作派,并各自在文學(xué)藝術(shù)和近代技術(shù)中找到了自己的位置。1831年歌德發(fā)表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克魯斯”;1870年霍夫曼出版了以自動玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》;1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世;1886年《未來的夏娃》問世。在機械實物制造方面,1893年摩爾制造了“蒸汽人”,“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動雙腿沿圓周走動。
進(jìn)入20世紀(jì)后,機器人的研究與開發(fā)得到了更多人的關(guān)心與支持,一些適用化的機器人相繼問世,1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了*個機器人“電報箱”,并在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機器人,裝有無線電發(fā)報機,可以回答一些問題,但該機器人不能走動。1959年*臺工業(yè)機器人(可編程、圓坐標(biāo))在美國誕生,開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀(jì)元。
現(xiàn)代機器人
現(xiàn)代機器人的研究始于20世紀(jì)中期,其技術(shù)背景是計算機和自動化的發(fā)展,以及原子能的開發(fā)利用。
自1946年*臺數(shù)字電子計算機問世以來,計算機取得了驚人的進(jìn)步,向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。
大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進(jìn)展,其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機床的誕生。與數(shù)控機床相關(guān)的控制、機械零件的研究又為機器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
另一方面,原子能實驗室的惡劣環(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,美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發(fā)了遙控機械手,1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手。
1954年美國戴沃爾zui早提出了工業(yè)機器人的概念,并申請了。該的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié),利用人手對機器人進(jìn)行動作示教,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人。現(xiàn)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zui早的實用機型(示教再現(xiàn))是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似,但外形特征迥異,主要由類似人的手和臂組成。
1965年,MIT的Roborts演示了*個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統(tǒng)。
1967年日本成立了人工手研究會(現(xiàn)改名為仿生機構(gòu)研究會),同年召開了日本首屆機器人學(xué)術(shù)會。
1970年在美國召開了*屆工業(yè)機器人學(xué)術(shù)會議。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*臺由小型計算機控制的工業(yè)機器人,它是液壓驅(qū)動的,能提升的有效負(fù)載達(dá)45公斤。
到了1980年,工業(yè)機器人才真正在日本普及,故稱該年為“機器人元年”。
隨后,工業(yè)機器人在日本得到了巨大發(fā)展,日本也因此而贏得了“機器人王國的美稱”。
隨著計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,使機器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高,移動機器人和機器人的視覺和觸覺等技術(shù)就是典型的代表。由于這些技術(shù)的發(fā)展,推動了機器人概念的延伸。80年代,將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統(tǒng)稱為智能機器人,這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導(dǎo)了機器人技術(shù)的研究和應(yīng)用,而且又賦予了機器人技術(shù)向深廣發(fā)展的巨大空間,水下機器人、空間機器人、空中機器人、地面機器人、微小型機器人等各種用途的機器人相繼問世,許多夢想成為了現(xiàn)實。將機器人的技術(shù)(如傳感技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)等)擴散和滲透到各個領(lǐng)域形成了各式各樣的新機器——機器人化機器。當(dāng)前與信息技術(shù)的交互和融合又產(chǎn)生了“軟件機器人”、“網(wǎng)絡(luò)機器人”的名稱,這也說明了機器人所具有的創(chuàng)新活力。
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