從公元1400年前巴比倫人發(fā)明的歷史上最早的機(jī)械設(shè)備之一——漏壺,到近代的阿波羅登月,火星實(shí)地考察。人類(lèi)經(jīng)歷了一個(gè)有一個(gè)科技上的技術(shù)爆炸,而我們工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域也經(jīng)歷了數(shù)十載的不斷更新迭代才變得日益完善。那么在這些科技的創(chuàng)新中,有哪些屬于我們工業(yè)機(jī)器人里程碑式的事件呢?
1956年:第一家機(jī)器人公司
喬治·德沃爾和約瑟夫·英格伯格(JosephEngelberger)創(chuàng)立了世界第一家機(jī)器人公司尤尼梅申(Unimation)。上世紀(jì)60年代,該公司被聯(lián)合柴油機(jī)電氣公司(CondecCorporation)收購(gòu)。后來(lái),聯(lián)合柴油機(jī)電氣公司的部分產(chǎn)業(yè)被工業(yè)制造巨頭伊頓電氣集團(tuán)(Eaton)買(mǎi)下。
1959年:第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人
喬治·德沃爾(GeorgeDevol)和約瑟夫·英格伯格(JosephEngelberger)開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。
這臺(tái)工業(yè)機(jī)器人鼻祖重達(dá)2噸,由磁鼓上的一個(gè)程序控制,采用液壓致動(dòng)和關(guān)節(jié)坐標(biāo)編程。精確度控制在1/10,000英寸之內(nèi)。
1961年:世界第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人安裝的生產(chǎn)線(xiàn)
新澤西首府特倫頓,世界第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人安裝運(yùn)行于通用汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn),用以生產(chǎn)車(chē)門(mén)、車(chē)窗把手,變速桿手球,光源組件以及其他汽車(chē)內(nèi)飾硬件。遵從存儲(chǔ)于磁鼓上的步進(jìn)指令,這臺(tái)尤尼梅特(Unimate)機(jī)器人4000磅重的機(jī)械臂可以依次堆疊熱壓鑄金屬件。值得一提的是,其制造成本為65,000美元,但Unimation公司僅以18,000美元將其出售。
1966年:第一臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人
斯坦福大學(xué)人工智能研究中心(TheArtificialIntelligenceCenterattheStanfordResearchCenter)開(kāi)始了謝克機(jī)器人(ShakeTheRobot)的研發(fā)工作,這是第一臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人,它被賦予了有限的觀察和環(huán)境建模能力,控制它的計(jì)算機(jī)要填滿(mǎn)整個(gè)房間。
1970年:第一款基于視覺(jué)的全自動(dòng)智能機(jī)器人
日本日立公司(Hitachi)發(fā)明出第一款基于視覺(jué)的全自動(dòng)智能機(jī)器人,它可以根據(jù)平面圖組裝組件。
1996年:第一臺(tái)基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)
德國(guó)庫(kù)卡公司(KUKA)開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。該機(jī)器人控制系統(tǒng)配置有一個(gè)集成的6D鼠標(biāo)的控制面板,操縱鼠標(biāo),便可實(shí)時(shí)控制機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)。
1998年:當(dāng)時(shí)唯一的弧形軌道龍門(mén)吊和傳輸系統(tǒng)
瑞士Güdel公司開(kāi)發(fā)出“roboLoop”系統(tǒng),這是當(dāng)時(shí)世界上唯一的弧形軌道龍門(mén)吊和傳輸系統(tǒng)。RoboLoop概念使一個(gè)或多個(gè)搬運(yùn)機(jī)器人能夠在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)沿著弧形軌道循環(huán)操作,從而為工廠(chǎng)自動(dòng)化創(chuàng)造了可能。
2003年:第一臺(tái)娛樂(lè)機(jī)器人
德國(guó)庫(kù)卡公司(KUKA)開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)娛樂(lè)機(jī)器人Robocoaster。庫(kù)卡是第一個(gè)使人與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)密切接觸的機(jī)器人制造商,Robocoaster機(jī)器人允許乘客坐在其內(nèi)部在空中旋轉(zhuǎn),這是現(xiàn)代游樂(lè)園空中旋轉(zhuǎn)機(jī)器的最初原型。
2005年:重要的獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立
機(jī)器人與自動(dòng)化的發(fā)明與創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)(InventionandEntrepreneurshipinRoboticsandAutomationAward,IERAAward)設(shè)立。2005年,IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化學(xué)會(huì)(IEEE/RAS)和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)同意共同贊助設(shè)立機(jī)器人與自動(dòng)化的發(fā)明與創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)(IERAAward)。設(shè)立IERAAward的目的在于表彰機(jī)器人領(lǐng)域的突出成就,凡是有創(chuàng)新理念的發(fā)明者及將這些理念轉(zhuǎn)化為世界級(jí)先進(jìn)產(chǎn)品的企業(yè)都可以申請(qǐng)此獎(jiǎng)項(xiàng)。同時(shí),IERAAward還鼓勵(lì)機(jī)器人科學(xué)和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)之間的合作。
2006年:首款無(wú)線(xiàn)示教器
柯馬公司在意大利推出首款無(wú)線(xiàn)示教器(WiTP),執(zhí)行全部傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊和機(jī)器人編程活動(dòng)時(shí),不受連接控制單元線(xiàn)纜所造成的限制,與此同時(shí)還確保了絕對(duì)安全。
2009年:當(dāng)時(shí)世界上最小的多用途工業(yè)機(jī)器人
瑞典ABB公司推出了世界上最小的多用途工業(yè)機(jī)器人IRB120。IRB120是ABB機(jī)器人部于2009年9月推出的最小機(jī)器人和速度最快的六軸機(jī)器人,是由ABB(中國(guó))機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)首次自主研發(fā)的一款新型機(jī)器人。IRB120僅重25公斤,荷重3公斤(垂直腕為4公斤),工作范圍達(dá)580毫米,IRB120的問(wèn)世使ABB新型第四代機(jī)器人產(chǎn)品系列得到進(jìn)一步延伸,其卓越的經(jīng)濟(jì)性與可靠性,具有低投資、高產(chǎn)出的優(yōu)勢(shì)。
2010年:首次將完整的安全控制器整合進(jìn)單個(gè)控制系統(tǒng)
德國(guó)庫(kù)卡(kuka)公司推出搭載了KRC4控制器的新一代Quantec系列架裝式機(jī)器人。QuantecK系列機(jī)器人具備超低基座,實(shí)施卸載應(yīng)用時(shí)下探幅度更大,而新型的KRC4控制器則首次將完整的安全控制器整合進(jìn)單個(gè)控制系統(tǒng),這就允許全部任務(wù)可以一起執(zhí)行。
未來(lái)的里程碑可能以何種形式出現(xiàn)呢?
1、多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同技術(shù)的機(jī)器人
大數(shù)據(jù)和云存儲(chǔ)技術(shù)使得機(jī)器人逐步成為物聯(lián)網(wǎng)的終端和節(jié)點(diǎn)。信息技術(shù)的快速發(fā)展將工業(yè)機(jī)器人與網(wǎng)絡(luò)融合,組成復(fù)雜性強(qiáng)的生產(chǎn)系統(tǒng),各種算法如蟻群算法、免疫算法等可以逐步應(yīng)用于機(jī)器人應(yīng)用中,使其具有類(lèi)人的學(xué)習(xí)能力,多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同技術(shù)使一套生產(chǎn)解決方案成為可能。
2、易用性與穩(wěn)定性進(jìn)一步提升的機(jī)器人
隨著機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)、集成一體化關(guān)節(jié)、自組裝與自修復(fù)等技術(shù)的改善,機(jī)器人的易用性與穩(wěn)定性不斷被提高。
一是機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從較為成熟的汽車(chē)、電子產(chǎn)業(yè)延展至食品、醫(yī)療、化工等更廣泛的制造領(lǐng)域,服務(wù)領(lǐng)域和服務(wù)對(duì)象不斷增加,機(jī)器人本體向體積小、應(yīng)用廣的特點(diǎn)發(fā)展。
二是機(jī)器人成本快速下降。機(jī)器人技術(shù)和工藝日趨成熟,機(jī)器人初期投資相較于傳統(tǒng)專(zhuān)用設(shè)備的價(jià)格差距縮小,在個(gè)性化程度高、工藝和流程繁瑣的產(chǎn)品制造中替代傳統(tǒng)專(zhuān)用設(shè)備具有更高的經(jīng)濟(jì)效率。
三是人機(jī)關(guān)系發(fā)生深刻改變。例如,工人和機(jī)器人共同完成目標(biāo)時(shí),機(jī)器人能夠通過(guò)簡(jiǎn)易的感應(yīng)方式理解人類(lèi)語(yǔ)言、圖形、身體指令,利用其模塊化的插頭和生產(chǎn)組件,免除工人復(fù)雜的操作?,F(xiàn)有階段的人機(jī)協(xié)作存在較大的安全問(wèn)題,盡管具有視覺(jué)和先進(jìn)傳感器的輕型工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái),但是目前仍然缺乏可靠安全的工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的技術(shù)規(guī)范。
3、模塊化、智能化和系統(tǒng)化高度發(fā)展的機(jī)器人
目前全球推出的機(jī)器人產(chǎn)品向模塊化、智能化和系統(tǒng)化方向發(fā)展。
第一,模塊化改變了傳統(tǒng)機(jī)器人的構(gòu)型僅能適用有限范圍的問(wèn)題,工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)更趨向采用組合式、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路,重構(gòu)模塊化幫助用戶(hù)解決產(chǎn)品品種、規(guī)格與設(shè)計(jì)制造周期和生產(chǎn)成本之間的矛盾。例如,關(guān)節(jié)模塊中伺服電機(jī)、減速機(jī)和檢測(cè)系統(tǒng)的三位一體化,由關(guān)節(jié)、連桿模塊重組的方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。
第二,機(jī)器人產(chǎn)品向智能化發(fā)展的過(guò)程中,工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向開(kāi)放性控制系統(tǒng)集成方向發(fā)展,伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)向非結(jié)構(gòu)化、多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)改變,機(jī)器人協(xié)作已經(jīng)不僅是控制的協(xié)調(diào),而是機(jī)器人系統(tǒng)的組織與控制方式的協(xié)調(diào)。
第三,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不斷延伸,目前的機(jī)器人產(chǎn)品正在嵌入工程機(jī)械、食品機(jī)械、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、醫(yī)療器械等傳統(tǒng)裝備之中。
如今已經(jīng)即將步入2019年,國(guó)際機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)紛紛來(lái)華落戶(hù)搶灘。然而,相對(duì)于歐洲、美國(guó)和日本,我國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚,缺少自主品牌的工業(yè)機(jī)器人。為擺脫在新型傳感、先進(jìn)控制等核心技術(shù)上受制于人的窘迫局面,有必要大力發(fā)展民資工業(yè)機(jī)器人品牌,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人高精度減速器、伺服電機(jī)等關(guān)鍵性零部件的獨(dú)立設(shè)計(jì)生產(chǎn)。最終在國(guó)際工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域搶占一席之地,于工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史上留下同樣濃墨重彩的一筆。