机器人的发展
-
2023年3月16日发(作者：骆驼祥子的好句)1.1.工业机器人发展史
1.1.1.1959-1978机器人技术发展阶段
1956年，美国发明家乔治？德沃尔
(GeorgeDevol)和物理学家约瑟？
英格柏格
(JoeEngelberger)成立了一家名为
Unimation的公司。公司名字来自于两
个单词“Universal”和
“Animation”的缩写。
1959年，乔治•德沃尔和约瑟•英格柏
格发明了世界上第一台工业机器人，命名
为Unimate(尤尼梅特)，意思是“万能
自动”。英格伯格负责设计机器人的
“手”、“脚”、“身体”，即机器人的
机械部分和完成操作部分；由德沃尔设计
机器人的“头脑”、“神经系统”
““肌肉系统”，即机器人的控制装置和
驱动装置。Unimate重达两吨，通过磁
鼓上的一个程序来控制。它采用液压执行
机构驱动，基座上有一个大机械臂，大臂
可绕轴在基座上转动，大臂上又伸出一个
小机械臂，它相对大臂可以伸出或缩回。
小臂顶有一个腕子，可绕小臂转动，进行
俯仰和侧摇。腕子前头是手，即操作器。
这个机器人的功能和人手臂功能相似。
Unimate
的精确率达1/10000英寸。
1961年，Unimation公司生产
的世界上第一台工业机器人在美国特伦顿
（新泽西州首府）的通用汽车公司安装运
行。这台工业机器人用于生产汽车的门、
车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架，以及
汽车内部的其他硬件等。遵照磁鼓上的程
序指令，
Unimate机器人4000磅重的手臂可以
按次序堆叠热压铸金属件。Unimate机器
人成本耗资65000美元，但unimation
公司售价仅为
18000美兀。
1962年，美国机械与铸造公司
（AmericanMachineandFoundry,
AMF制造出世界上第一台圆柱坐标型工业
机器人，命名为Verstran（沃尔萨特
兰），意思是“万能搬动”。1962年，
AMF制造的6台Verstran机器人应用于
美国坎顿（Canton）的福特汽车生产厂。
1969年，通用汽车公司在其洛兹敦
（Lordstown）装配厂安装了首台点焊机
器人。
Unimation机器人大大提高了生产率，
90%以上的车身焊接作业可通过机器人来自
动完成。只有20%^40%勺传统生产厂的
焊接工作由人工完成。
1969年，挪威Trallfa公司提供
了第一个商业化应用的喷漆机器
人。在1967年挪威劳动力短缺期
间曾使用机器人来喷涂独轮手推车
(wheelbarrows)，第一款商用
喷漆机器人就由此发展而来。
1969年，Unimation公司的工业
机器人进入日本市场。
Unimation公司与日本川崎重工
(KawasakiHeavyIndustries)签
订许可协议，
生产Unimate机器人专供亚洲市场销
售。川崎把开发和生产能节省劳动力的
机器人和系统作为一项重要任务来完
成，成为日本在工业机器人领域的先
驱。1969年，川崎重工公司成功开发
了Kawasaki-Unimate2000机
器人，这是日本生产的第一台工业
机器人。
1970年，在美国芝加哥举行第一
届美国工业机器人研讨会。一年以
后，该研讨会升级为国际工业机器
人研讨会
(International
SymposiumonIndustrial
Robots，ISIR)。举行国际工业
机器人研讨会的目的是给在机器人
领域的世界各地的研究人员和工程
师提供一个机会以展示他们的作
品，并分享自己的想法。1997
年，该研讨会更名为国际机器人研
讨会(InternationalSymposium
onRobotics，ISR)，其中包括
服务机器人的技术。
目前，国际机器人研讨会
(ISR)继续开展有关机器人的所
有科学、技术和产业发展的会议议
题。研讨会的主要目的是加强学术
界和产业界的联系。现在的ISR配
合国际机器人展每年举办一次，由
美国、欧洲或亚洲的某个国家机器
人协会主办。
1973年，第一台机电驱动的6轴
机器人面世。德国库卡公司
(KUKA将其使用的Unimate机器
人研发改造成其第一台产业机器
人，命名为Famulus，这是世界
上第一台机电驱动的6轴机器
人。
1973年，日本日立公司
(Hitachi)开发出为混凝土桩行业
使用的自动螺栓连接机器人。这是
第一台安装有动态视觉传感器的工
业机器人。它在移动的同时能够认
识浇铸模具上螺栓的位置，并且和
浇铸模具的移动同步，完成螺栓拧
紧和拧松工作。
1974年，第一台小型计算机控制
的工业机器人走向市场。1974
年，美国辛辛那提米拉克龙
(CincinnatiMilacron)公司的理
查德•霍恩(RichardHohn)开发
出第一台由小型计算机控制的工业
机器人，命名为T3,即
“TheTomorrowTool”。
这是世界上第一次机器人和小型计
算机的携手合作。
1971年，日本机器人协会
(JapaneseRobot
Association)成立。这是世界上
第一个国家机器人协会。日本机器人
协会最初是一个非官方的自发组织，
以开展工业机器人座谈会的形式成
立。1972年，工业机器人座谈会改
名为日本工业机器人协会(Japan
IndustrialRobot
Association，JIRA)，1973年正
式注册成立。1994年改为现名日
本机器人协会
(JapaneseRobot
Association，JARA)。日本工业
机器人协会更名为日本机器人协会，
是因为机器人领域的重大进展导致了
对机器人需求的多样化，机器人由
制造业扩展到非制造业，例如，核电
站、医疗服务及福利事业，民用工程
及建筑业以及海洋事业等方面。
1974年，第一台弧焊机器人在日本
投入运行。日本川崎
重工公司将用于制造川崎摩托车框架
的Unimate点焊机器人改造成弧焊
机器人。同年，川崎还开发了世界上首
款带精密插入控制功能的机器人，命
名为“Hi-T-Hand”，该机器人还
具备触摸和力学感应功能。这款机器
人手腕灵活并带有力反馈控制系统，
因此它可以插入一个约10微米间隙的
机械零件。
1974年，瑞典通用电机公司
(ASEAABB公司的前身)开发
出世界上第一台全电力驱动、由微处理器控
制的工业机器人IRB6。IRB6主要应
用于工件的取放和物料的搬运，首台IRB
6运行于瑞典南部的一家小型机械工程
公司。IRB6采用仿人化设
计，其手臂动作模仿人类的手臂，载重6
公斤载荷，5轴。IRB6的S1控制器是
第一个使用英特尔8位微处理器，内存
容量为16KBo控制器有16个数字I/O
接口，通过16个按键编程，并具有四位
数的LED显示屏。
1975年，Olivetti公司开发出直角坐标
机器人“西格玛
(SIGMA”，它是一个应用于组装领域
的工业机器人，在意大利的一家组装厂安
装运行。
1977年，首届恩格柏格
(Engelberger)机器人奖颁布。恩格柏
格机器人奖是世界上最负盛名的机器人荣
誉。该奖项授给那些在机器人产业的技术
开发、应用领域作出卓越贡献的个人。每
位获奖者获得一笔酬金和带有下面题词的
纪念章，“在为人类服务的机器人科学的
进步做出贡献。”
恩格柏格机器人奖每年由机
器人工业协会(Robotic
IndustriesAssociation,
RIA)授予给世界各地在机器人领域作出
杰出贡献的个人。自1977年首届恩格柏
格机器人奖颁布以来，至今该奖项已授给
世界上17个不同国家的114名杰出个
人。
1978年，美国Unimation公
司推出通用工业机器人
(ProgrammableUniversalMachine
forAssembly，PUMA，应用于通用汽
车装配线，这标志着工业机器人技术已经
完全成熟。PUMA!今仍然工作在工厂第一
线。
1978年，日本山梨大学(Uni
versityof
Yamanashi)的牧野洋(HiroshiMaki
no)发明了选择顺应性装配机器手臂
(SelectiveComplianeeAssembly
RobotArm,SCARA。SCARAB器人
具有四个轴和四个运动自由度
(包括X、Y、Z方向的平动自由度和绕
Z轴的转动自由度)。SCARA系统在x、
y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有
良好的刚度，此特性特别适合于装配工
作。SCARA的另一个特点是其串接的两
杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空
间中作业然后收回，适合于搬动和取放物
件，如集成电路板等。
ROBOTICINDUSTRIESASSOCIATION
1978年，德国徕斯(Reis)
机器人公司开发了首款拥有
独立控制系统的六轴机器人
RE15RE15机器人首次在德国杜
塞尔多夫
(Duesseldorf)举办的国际铸造
贸易博览会(GIFA)上展示。
1.1.2.1979-2011智能机器人技术发展阶段
1979年，日本不二越株式会社
(Nachi)研制出第一台电机驱动的机器人。
这台电机驱动的点焊机器人开创了电力驱动
机器人的新纪元，从此告别液压驱动机器
人时代。
1981年，美国卡内基一梅隆大学的Takeo
Kanade设计开发出世界上第一个直接驱动
机器人手臂(DirectDriveRobotic
Arms)。直接驱动机器人手臂在当时是设计
最好的机械臂，因为
它免去了电机和负荷之间的传输机械机构，
因而不会出现由于使用减速器和铰链而产生
的不平滑运动，机械手臂可以自由、平稳
地移动，满足机器人完成高速精密的动作。
该机器人手臂的设计完成于1981年，但几
年以后才成功获得专利。TakeoKanade
于1989-1993年在卡内基-梅隆大学任职
期间，还创立了世界上第一个有关机器人
的博士课程。
1981年，美国PaRSystems公司推出
第一台龙门式工业机器
人。龙门式机器人的运动范围比基座机器人
(pedestalrobots)大很多，可取代多台
机器人
(2010年，PaRSystems公司迎来50周
年庆)。
1984年，美国AdeptTechnology公司
开发出第一台直接驱动的选择顺应性装配机
器手臂(SCARA，命名为AdeptOne。
直接驱动是AdeptOne机器人的最主要特
点，AdeptOne的电力驱动马达和机器手
臂直接连接，省去了中间齿轮或链条系统。
由于消除了存在于传统间接驱动方式中的
机械间隙摩擦及低刚度等不利因素，从而简
化精练了控制模型，提高了伺服刚度及响应
速度，因此，AdeptOne机器人能显著
提高机器人合成速度及定位精度。
1985年，德国库卡公司(KUKA开发出一
款新的Z形机器人手臂，它的设计摒弃了
传统的平行四边形造型。该Z形机器人手
臂可实现3个平移运动和3个旋转运动共
6个自由度的运动维度，可大大节省制造工
厂的场地空间。
1987年，国际机器人联合会
(InternationalFederation
ofRobotics,IFR)成立。在1987年举
办的第17届国际工业机器人研讨会上，
来自15个国
家的机器人组织成立了国际机器人联合会
(IFR)。IFR是一个非营利性的专业化组
织，以推动机器人领域里的研究、开发、
应用和国际合作为己任，在与机器人技术
相关的活动中已成为一个重要的国际组
织。IFR的主要活动包括：对全世界机器
人技术的使用情况进行调查、研究和统计
分析，提供主要数据；主办年度国际机器
人研讨会；协作制定国际标准；鼓励新兴
机器人技术领域里的研究与开发；与其他
的国家或国际组织建立联系并开展积极合
作；通过与制造商、用户、大学和其他有
关组织的合作，促进机器人技术的应用和
传播。
1992年，瑞士的Demaurex公司出售其
第一台应用于包装领域的三角洲机器人
(Deltarobot)给罗兰公司(Roland)。三
角洲机器人是一个并联的手臂机器人，由
洛桑联邦理工学院(洛桑
联邦理工大学)(FederalInstituteof
Technologyof
Lausanne，EPFL)的Reymond
Clavel教授发明的。三角洲机器人的基座
安装在工作平台上，从基座延伸出3个互
相连接的机器人手臂。这些机器人手臂的
两端连接到一个小三角平台上，机器人手
臂将沿X，Y或Z方向的三角平台移动。
最初，瑞士Demaurex公司购买三角洲机
器人许可证并生产，主要应用于包装行
业，目前三角洲机器人广泛应用于包装工
业、医疗和制药行业等。
1998年，瑞典ABB公司开发出灵手
(FlexPicke)机器人，它是当时世界上速度
最快的采摘机器人。灵手(FlexPicke)是在
洛桑联邦理工学院(EPFL)Reymond
Clavel教授发明的三角洲机器人的基础上开
发出来的。利用图像技术，灵手
(FlexPicke)每分钟能采摘120样物件、
能以每秒10米的速度释放物件。
1998年，瑞士Gtdel公司开发出
“roboLoop”系统，这是当时世界上
唯一的弧形轨道龙门吊和传输系统。
RoboLoop概念使一个或多个搬运机器
人能够在一个封闭的系统内沿着弧形轨
道循环操作，从而为工厂自动化创造了
可能。
1999年，德国徕斯(Reis)机器人公司
在机器人手臂内引入集成激光束指导系
统。徕斯
(Reis)机器人公司在机器人手臂内安
装获得专利的集成激光束指导系统并开
发出RV6L-CO2
激光机器人原型。该技术取代了需要外
部的光束引导装置，从而使机器人能够
使用激光在高动态工况下没有碰撞地完
成操作。
2004年，日本安川(Motoman)机器人
公司开发了改进的机器人控制系统
(NX100，它能够同步控制四台机器
人，可达38轴。
NX100机器人控制系统的示教编程有触
摸屏显示并采用基于
WindowsCE的操作系统。
2005年，机器人与自动化的发明与创
业奖(InventionandEntrepre
neurshipin
RoboticsandAutomationAward,
IERAAward)设立。2005年，IEEE
机器人与自动化学会
(IEEE/RAS)和国际机器人联合会
(IFR)同意共同赞助设立机器人与自动化的发明
与创业奖(IERAAward)。设立IERA
Award的目的在于表彰机器人领域的突出
成就，凡是有创新理念的发明者及将这些理
念转化为世界级先进产品的企业都可以申
请此奖项。同时，IERAAward还鼓励机器
人科学和机器人产业之间的合作。
2006年，意大利柯马公司(ComaU推出
了第一款无线示
教器(WirelessTeachPendant，
WiTP)。WiTP是在工业机器人无线技术
的第一大应用。柯马的无线示教器中的所有
传统数据交互和机器人编程能由线缆连接到
控制柜无限制地执行，同时保证绝对安全。
2006年，德国库卡公司(KUKA开发出
第一台轻量级机器人。库卡轻量级机器
人由库卡公司与德国宇航中心(DLR机
器人及机电一体化研究所共同合作开
发，该机器人的外部结构全部由铝制
成。它的有效载荷能力是7公斤。由于
机器人安装了集成传感器，因此其是高
度敏感的，这使得它非常适合于处理和
装配任务。由于该轻量级机器人的重量
只有16公斤(世界上第一台机器人的重
量可是达两吨！)，因此它的便携式极
强，可以执行多种不同的任务。
IERAAWXRD.
InventionanoEntrepreneurshipinRoboticsandAutamation
2010年，日本发那科(FANUC公司推
出“学习控制机器人
(LearningControl
Robot)”。发那科新型的振动
控制功能实质上使在运动的过程中减少
了机器人的振动。利用这个功能，可以
快速地加速和减速，与现在相比，大约
减少了5%勺循环时间。