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工 业 机 器 人 技 术Technology of Industry Robots 金 宗 华 一、机器人发展史 机器人词 1920 年捷克作家 Karel Capek 发表 科幻剧 《Rossums Universal Robots》 Robot 捷克文 Robata （农奴，苦力）衍生 工业产品，充当劳动力 按主人指令工作 – 没有感情和感觉，从事繁重不公正的劳动 目前生活应用的机器人 外形和人毫无相似 预定程序重复简单动作 设计人员只重视机器人的功能 各国研制 – 完全自主能力、拟人化智能机器人 最先进仿人机器人 – ASIMO 双足步行机器人（日本本田） 机器人特性 一种机械电子装置 动作 - 具有类似于人或其他生物体的功能 可通过编程执行多种工作 - 有一定通用性和灵活性 有一定程度的智能 - 能够自主地完成一些操作 Jsaac Asimov 科幻作家（1940年） 首次使用 - 机器人学（Robotics） 描述 - 与机器人有关的科学 提出 - “机器人学三原则” 机器人学三原则（开发机器人的准则） 1) 机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸 2) 机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令不与第一原则相矛盾 3) 机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一或第二原则相矛盾 机器人的大量应用 从工业生产的搬运、喷漆、焊接等方面开始 从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放 领域 - 进入人们生产和生活的各个领域 建筑机器人 可用来 - 砌墙、抹水泥地面、安装天花板、搬运玻璃、预制件等建筑材料 矿山机器人 可用于 - 凿岩、采掘、石油钻井、取样等 核工业机器人 用于 - 检查放射性、清理核垃圾 管道爬行机器人 用于 - 检修油、气、污水管道 农、林、牧用机器人 用于 - 种耕、收割、采果、喷洒农药化肥、挤奶等 水下机器人 可用于 - 深海探测、沉船打捞和海洋矿产、渔业的开发、建立海上牧场 空间机器人 可用于 - 星球开发、空间微生物分析、纯净材料的制造、轨道飞行器的检修、增添燃料和清洗、空间自动对接、舱外抢险、捕获、充当航天飞机乘务员等 极限作业机器人 用于 - 极高温、极低温、粉尘、有毒气体、放射性环境 进行 - 消防、抢险救灾、火山探索等工作 模仿人及动植物形态的仿生机器人 可用作 - 医院护士、餐厅和家庭服务员、进行生物学研究和文体娱乐活动 厘米或毫米通信线径的微型机器人 可用于 - 微细加工、星球表面检查、眼科精细手术等领域 海、陆、空战用机器人 显示 - 军事现代化实力 二、机器人发展历史、现状和发展趋势 世界第一台机器人（1954年） 诞生于美国 一台试验的样机 体现 - 现代工业广泛应用的机器人的主要特征 机器人产品（20世纪 60年代 - 最早工业机器人） Unimate 机器人 - （美国 Unimation 公司） Versatran 机器人 - （美国 AMF 公司） Unimate 机器人 Unimate 机器人 球坐标机器人 5 个关节串联的液压驱动的机器人 完成近 200 种示教再现动作 Versatran 机器人 Versatran 机器人 用于 - 机器之间的物料运输 手臂 - 可以绕底座回转、沿垂直方向升降、沿半径方向伸缩 日本东京机械贸易有限公司（1967年） 引进美国 Versatran 机器人 日本川崎重工业公司（1968年） 引进美国 Unimate 机器人 20世纪 70年代 日本机器人的迅速发展期 - 成 “机器人王国” 20世纪 70年代 机器人进入 - 工业生产的使用化时代 20世纪 80年代 机器人进入 - 普及时代 汽车、电子等行业 - 开始大量使用机器人 PUMA 系列工业机器人(Unimation公司 1979年） 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,触觉和力觉传感器 SCARA 型机器人（1979年） 日本山梨大学的牧野洋研制 具有 - 平面关节 交流伺服驱动工业机器人（1985年前后） FANUC 和 GMF 公司推出 中国工业机器人 起步于 20世纪 70年代初 可分 3 个阶段 萌芽期 ( 70年代 ) 开发期 ( 80年代 ) 使用化期 ( 90年代) 中国开始研制工业机器人 (1972 年) 开发 - 固定程序、组合式、液压伺服型通用机器人 研究 - 机构学、计算机控制、应用技术 中国开展 “七五” 机器人攻关计划 (1986 年) 中国 “863” 高技术计划（1987年） 列入 - 机器人方面的研究开