機器人技術簡史
自動化、機器人技術、全自動生產線、機器人車輛、日益強大的計算機技術。機床、控制系統、識別系統不斷改進,計算單元的性能不斷提高。
人造機器正變得越來越複雜,幾乎遍及人類活動的每一個分支,從製造業到醫學,從交通管理到娛樂業。
這篇文章是關於機器人技術的歷史,這是一門幫助人們解決問題、簡化工作並提高生產力的學科。
如今,機器人技術是最先進的技術之一,由於整代發明家、設計師、工程師和技術人員的智力活動,機器人技術的發展達到了前所未有的高度。
歐寶工廠生產 3 缸發動機
人和動物的模仿
回顧過去(並最終回顧現在),人們不可避免地會產生這樣一種印象,即人們迫切希望創造一種人造生物,自動為它執行無聊、困難、危險或不受歡迎的動作。
機械化、自動化和機器人技術的發展正在逐步進行。隨著技術的發展,出現了第一批模仿人類或動物的機械形式。在我們這個時代開始之前,文獻中已經給出了機械模仿動物的例子。
文藝復興時期的天才達芬奇(1495)與機械騎士的創造有關。瑞士大師 Jaquet-Droz(18 世紀)對人類(機器人)的機械模仿也廣為人知。他們的自動抄寫員(書法家)能夠用筆寫出幾句話,並且很好地模仿了人類。
製表師皮埃爾·雅克德羅 (Pierre Jacquet-Droz) 的機械機器人“Calligraph”(1772 年)
機械時代之後,電氣工程和計算機技術為機器人的發展做出了貢獻。 1920 年是機器人技術的里程碑。
恰佩克的機器人是具有人工智能的生物
1920 年,卡雷爾·查佩克 (Karel Çapek) 創作了劇本《RUR》,副標題為“羅森的萬能機器人”。該劇於 1921 年初首演,首次使用“機器人”一詞,以世界所有語言廣為人知。《RUR》一書已被翻譯成三十多種語言,包括世界語。
去年“機器人”一詞誕生 100 週年,今年是 Karel Çapek 的第一部話劇《RUR》上演 100 週年。
卡雷爾·恰佩克 (Karel Çapek) 於 1920 年創作的科幻劇《RUR》的書籍封面。
robot 一詞可能是世界上唯一以其未被破壞的形式使用的捷克語詞。它如此受歡迎,以至於卡雷爾·查佩克 (Karel Çapek) 後來認為可以宣稱“機器人”一詞的真正“發明者”是他的兄弟約瑟夫 (Josef)。
卡雷爾原本想用英文“labor”中的“labor”一詞來形容RUR遊戲中的角色。所以今天我們在每部科幻小說中都使用了與典型的斯拉夫文字機器人相關的機器人一詞。
查佩克的機器人不是人類的機械替代品,它們是由合成有機物創造的具有人類智慧的人造生物。事實上,它們與現代機器人、半機械人和復制人相同。
WABOT-HOUSE 項目 (2002)
機器人和機器人技術的定義
正如科學技術中的慣例,有必要定義機器人一詞的含義。最初,機器人被理解為一種簡單的機器,例如參見 1947 年的大英百科全書,其中給出了飛機或飛機飛行過程中的陀螺儀穩定器以機器人船為例。
1941年,作家艾薩克·阿西莫夫首先使用了機器人學這個詞,並製定了機器人學的三大基本定律,代表了機器人發展和使用的基本要求。
艾薩克·阿西莫夫的機器人定律
機器人通常被理解為計算機控制的集成系統,能夠根據人類指令自主和有目的地與真實環境進行交互。
該定義由決定機器人定義的其他條件補充,例如,感知和識別環境的能力,以人工或自然語言與人類交流的能力等。
機器人學作為一門科學技術學科,是研究機器人及其設計、製造和應用的科學。機器人技術與電子、機械和軟件密切相關。
術語和定義: 機器人和機器人設備
看起來機器人技術的最終目標確實是製造一種幾乎可以取代人類的機器,包括他們的智能。
1997 年,一台計算機擊敗了衛冕世界象棋冠軍。同年,國際競賽 RoboCup 在序言中提出了以下目標(夢想):“到 21 世紀中葉,11 個完全自主的類人機器人將根據 FIFA 的官方規則擊敗衛冕足球冠軍。”這個目標看起來很愚蠢,但是,就像征服月球的情況一樣,實現這個目標的過程可能會產生一些“次要”但意義重大的結果。
機器人世界杯 (2017)
ASIMO 人形機器人主要用於廣告目的和推廣機器人技術
類人機器人 (android) 是具有人形的機器人。由於科幻小說中的許多機器人看起來像人,因此人形機器人可能是大多數人的默認機器人。
另一方面,不能說所有在現實世界中必須執行某些任務的機器人都必須是類人機器人,例如飛機看起來也不像鳥。機器人所需的功能應決定其最佳外觀。
工業機器人
這些結果之一是工業機器人,沒有它,尤其是已經無法想像汽車的生產,其定義已經給出,ISO 8373:2012,一般翻譯:“工業機器人:自動控制,重新編程,一種可重新配置的機械手,可編程為三個或更多運動度,可以永久安裝或移動以用於工業自動化應用。 «
第一批工業機器人 Unimate 和 Versatran 於 1960 年至 1962 年間在美國製造並投入使用。這些是相對較重的機器,具有少量帶液壓和電液驅動的受控軸。他們的編程和控制基於模擬技術。
歷史上真實的 NServth 用戶界面工業機器人 Unimate
第一個使用微處理器進行控制的工業機器人出現於 1974 年。在歐洲,它是成功的 Asea IRB 6 機器人。
該機器人有一個擬人化手臂結構形式的機械手,五個帶電驅動的可控軸和 6 公斤的負載能力。儘管控制概念相對簡單,但它也可用於弧焊和表面處理。這個機器人是從1975年到1992年生產的,總共生產了將近2000台。
ASEA工業機器人(從左到右:IRB 6、IRB 2000、ABB IRB 3000、ABB S3控制櫃)
1984 年瑞典郵票上的 ASEA IRB 6 機器人。
在接下來的幾年裡,工業機器人的力學得到改進,產品範圍不斷擴大,尤其是負載能力——從處理小零件的機器人到負載能力約為 1000 公斤的機器人。
工業機器人也開始配備 計算機視覺 和其他智能傳感器。然而,它的控制和編程方式發生了重大變化,允許使用 3D CAD 技術和交互式機器人的編程。
最新趨勢是提供人機接觸並遵守機器人第一定律“機器人不得傷害人類”的協作式工業機器人 (cobots)。控制和編程方式也發生了變化,允許使用 3D CAD 方法和交互式機器人的編程。
據國際機器人聯合會統計,僅2018年就有7.6萬台新型工業機器人投入使用。
現代協作機器人 Cobot UR5。得益於傳感器,協作機器人 (cobots) 可以直接安全地與人類互動。
有關現代工業機器人的更多信息:
機器人和人工智能
但回到我們用機器取代人類的目標。 1960年代,美國大學建立了第一個人工智能實驗室,1968年,斯坦福研究所創造了第一台配備計算機視覺、能夠識別環境的輪式智能移動機器人Shakey環境並在其中有目的地移動。
搖搖機器人 (1968)
1973 年,第一台現代人形機器人 Wabot-1 在日本早稻田大學發射升空。 85 世博會上,Vabot 演奏電子風琴,2003 年 8 月 22 日,日本人形機器人阿西莫(ASIMO)在布拉格卡雷爾恰佩克半身像獻花。
Asimo v 2000 英寸 Waco Fundamental Research Center 機器人由本田公司在日本創造,長期以來它是世界上最著名的類人機器人。
機器人 WABOT-1 (1973)
機器人 WABOT-2 (1984)
阿西莫的機器人把菊花帶到了“機器人”一詞的創造者的半身像上,捷克作家卡雷爾·恰佩克 (2003)
如今,基於機器人技術的成果,出現了大量的服務機器人,如機器人吸塵器、割草機、機器人擠奶機等。
從機器人技術衍生出跨學科的工程領域 - 機電一體化,因為許多創新解決方案首先在機器人的創造中發明和實施,然後開始用於其他機器和機制。
“機電一體化”一詞最早由日本安川電機公司的工程師森哲郎於1969年使用。機電一體化是追求機械、電機、電子、微處理器和軟件的完全集成。
有關機電一體化的更多信息,請參見此處:什麼是機電一體化、機電一體化元件、模塊、機器和系統