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工业机器人

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美日德工业机器人发展史

导读: 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

  乔治·迪沃申请了第一个机器人的专利在1954年(1961年授予)。制作机器人的第一家公司是Unimation,由迪沃并成立约瑟夫F.Engelberger于1956年,并且是基于迪沃的原始专利。Unimation机器人也被称为可编程移机,因为一开始他们的主要用途是从一个点传递对象到另一个,不到十英尺左右分开。他们用液压执行机构,并编入关节坐标,即在一个教学阶段进行存储和回放操作中的各关节的角度。他们是精确到一英寸的1/10,000。Unimation后授权其技术,川崎重工和GKN,制造Unimates分别在日本和英国。一段时间以来Unimation唯一的竞争对手是美国辛辛那提米拉克龙公司的俄亥俄州。这从根本上改变了20世纪70年代后期,几个大财团的日本开始生产类似的工业机器人

  1969年,维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的手臂,全电动,6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解决方案。这使得它精确地跟踪在太空中任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应用,如装配和焊接。沙因曼则设计了第二臂的MIT人工智能实验室,被称为“麻省理工学院的手臂。”沙因曼,接收奖学金从Unimation发展他的设计后,卖给那些设计以Unimation谁进一步发展他们的支持,通用汽车公司,后来它上市的可编程的通用机装配(PUMA)。

  现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。

  自1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。

  大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。

  另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手。

  1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。

  作为机器人产品最早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。

  1965年,MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。

  1967年日本成立了人工手研究会(现改名为仿生机构研究会),同年召开了日本首届机器人学术会。

  1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后,机器人的研究得到迅速广泛的普及。

  1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人,它是液压驱动的,能提升的有效负载达45公斤。

  到了1980年,工业机器人才真正在日本普及,故称该年为“机器人元年”。

  随后,工业机器人在日本得到了巨大发展,日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。

  据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计,至2003年末,在美国运行的机器人总量为112400套,比2002年增长7%。预计到2007年底,运行的机器人数量将达到145000套。就每万雇员拥有工业机器人数进行统计,至2003年末,美国制造业中,每1万雇员拥有63个工业机器人。尽管从排名上说,美国已经进入世界前十名,但其与前几名仍然有着很大的差距,仅相当于德国的43%,意大利的54%,欧盟的68%。与普通的制造业相比,美国汽车工业中每万个产业工人拥有的工业机器人数量大大提高,达到740个,但仍然远远低于日本(1400个机器人)、意大利(1400个机器人)和德国(1000个机器人。

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