不負(fù)所望,自從20世紀(jì)50年代末英格爾伯格和德沃爾聯(lián)手制造的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人面世以后,工業(yè)機(jī)器人就顯示出了它極為強(qiáng)大的生命力,在短短幾十年的時(shí)間中,工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)不但得到了迅速的發(fā)展,而且工業(yè)機(jī)器人廣泛的應(yīng)用于了很多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的各種生產(chǎn)中。目前,廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的行業(yè)有汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、電子電氣行業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等等。
工業(yè)機(jī)器人不一定像人,大部分工業(yè)機(jī)器人的形狀都是以機(jī)械臂的形式制造,但它一定能在某方面可以替代人工作。除此之外,工業(yè)機(jī)器人還有對(duì)環(huán)境狀態(tài)快速反應(yīng)和分析判斷的能力,和可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境等能力?偟膩(lái)說(shuō),工業(yè)機(jī)器人是一種擬人的,結(jié)合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的電子機(jī)械裝置。
工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),涉及面非常廣,不同的工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)都有所區(qū)別。但是,各種各樣的技術(shù)有其共同的幾個(gè)特點(diǎn),它們都集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進(jìn)制造技術(shù)于一體,是工業(yè)自動(dòng)化水平的最高體現(xiàn)。
工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展
在工業(yè)機(jī)器人的誕生地美國(guó),自1959年研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人開始,由于60年代到70年代只在幾所大學(xué)和少數(shù)公司等小范圍中研究用于軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域高級(jí)機(jī)器人,一直未能高速發(fā)展工業(yè)機(jī)器人,進(jìn)入80年代以后,美國(guó)才開始研制帶有視覺(jué)、觸覺(jué)的第二代機(jī)器人,目前美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):一、性能可靠,功能全面,精確度高;二、機(jī)器人語(yǔ)言類型多、應(yīng)用廣,水平高居世界之首;三、智能技術(shù)發(fā)展快,其視覺(jué)、觸覺(jué)等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用;四、高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速,在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。
日本在1967年由川崎重工業(yè)公司從美國(guó)Unimation公司引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù),1968年的時(shí)候,日本試制出了第一臺(tái)川崎的“尤尼梅特”機(jī)器人。80年代中期,日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位,號(hào)稱“機(jī)器人王國(guó)”。
德國(guó)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位。70年代中后期,德國(guó)政府在“改善勞動(dòng)條件計(jì)劃”中規(guī)定,對(duì)于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位,必須以機(jī)器人來(lái)代替人的勞動(dòng)。這個(gè)計(jì)劃推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。德國(guó)除了將機(jī)器人應(yīng)用在汽車工業(yè)外,還在紡織工業(yè)使用機(jī)器人,使紡織業(yè)重新振興。目前,其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面,在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。
在20世紀(jì)八十年代的高技術(shù)浪潮的沖擊下,隨著改革開放的不斷深入,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持,并且在“七五”計(jì)劃中把機(jī)器人列為國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容。于是第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程在沈陽(yáng)建立,全面展開了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。十多年來(lái),相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的機(jī)器人及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。中國(guó)自行研制的機(jī)器人噴漆流水線在長(zhǎng)春第一汽車廠及東風(fēng)汽車廠已投入運(yùn)行。但總的來(lái)看,雖然中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中,但和國(guó)際同行相比,我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平還存在著一定的距離,如:可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品,機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō),更無(wú)法相提并論。主要原因是我國(guó)還沒(méi)有形成規(guī)范的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)都是 “一個(gè)客戶,一次重新設(shè)計(jì)”,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)機(jī)器人的研究,迫切需要解決的是產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),并且要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃,搞好系列化、通用化、模型化設(shè)計(jì),積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)機(jī)器人的性能正向高速度、高精度、高可靠性、低價(jià)格、便于操作和維修方面發(fā)展;機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)正向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展,例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化。目前,工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)正在研究由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)的技術(shù),在國(guó)外,已經(jīng)有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)巿。隨著技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)近十年來(lái)發(fā)展變化很快。
工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)正在向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化。目前,機(jī)器人的器件集成度的提高,控制柜日見(jiàn)小巧,機(jī)器人控制網(wǎng)絡(luò)化已成為發(fā)展趨勢(shì)。
工業(yè)機(jī)器人的傳感器作用十分重要,除了釆用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、觸覺(jué)等傳感器,而遙控機(jī)器人則釆用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人的作用也在不斷發(fā)展,已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)程作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制,即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納(Sojanor)”機(jī)器人就是成功應(yīng)用的最著名的實(shí)例。