工業(yè)機械人的成長歷程

工業(yè)機械人的成長歷程

機械人的歷史并不算長，于1954年德沃爾(George Devol)提出了工業(yè)機械人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機械人的關(guān)節(jié)，利用人手對機械人進(jìn)行動作示教，機械人會將其工作程序 存儲下來和可日后再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機械人，直到現(xiàn)有許多機械人都仍采用這種控制方式。

第一臺工業(yè)機械人

其 后德沃爾和英格伯格(Jeseph F.Engelberger)合力制造出世界上第一臺工業(yè)機械人。當(dāng)時兩人在同一家汽車公司工作，他們都認(rèn)為機械人是非常適合應(yīng)用到汽車工業(yè)上。因為機械 人可代替工人做一些簡單而重復(fù)的工作，而且可負(fù)載很大的重量及長時間工作。于是他們分工進(jìn)行研制，由英格伯格負(fù)責(zé)設(shè)計機械人的手、腳、身體，而處理器、控 制系統(tǒng)則由德沃爾負(fù)責(zé)。

終于在1959年兩人成功研制出可重復(fù)編程及控制的操作手，這臺機械人的座上有一個大機械臂，大臂上又伸出一個可以伸縮和轉(zhuǎn)動的小機械臂，能進(jìn)行一些簡單的操作，可代替人做一些抓放工件的工作。雖然它的功能有限，但它的誕生欲開創(chuàng)了機械人研究的新紀(jì)元。

他 們兩人并于1960年成立Unimation公司，這時工業(yè)用機械人才開始進(jìn)入實際生產(chǎn)階段，最初主要用于焊接和噴涂作業(yè)中。1961年，UNIMATE 機械臂正式投入服務(wù)，在通用汽車（General Motors）廠房的生產(chǎn)線內(nèi)將經(jīng)過熱壓鑄處理的金屬搬移及進(jìn)行焊接。

歷史中的工業(yè)機械人

1962 年，美國機械與鑄造公司（American Machine and Foundry，AMF Corporation）研制出全球第一部柱坐標(biāo)型（Cylindrical coordinate）機械人Versatran，可作軌跡控制，初期用作多用途搬運機械人。同年，美國聯(lián)合控制公司與普魯曼公司合并成萬能自動公司，專 門生產(chǎn)機械人。

1969 年斯坦福大學(xué)的Victor Scheinman發(fā)明了一臺名為“Stanford Arm”的電動六軸機械臂。它可以準(zhǔn)確及靈巧地伸展，能夠進(jìn)行較復(fù)雜及精確的工作，包括裝配部件和焊接等。其后Scheinman更為麻省理工大學(xué)AI 實驗室設(shè)計了第二臺機械臂，這是第一個具有視覺傳感器和能夠識別定位的機械人系統(tǒng)。他深信其設(shè)計有著很大的發(fā)展?jié)摿Γ谑撬麑⒃O(shè)計賣給Unimation 公司藉以得到General Motors的支持繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)，終于在1978年開發(fā)出可編程的通用機械臂(Programmable Universal Manipulation Arm)。

計算器工業(yè)機械人

1973 年Cincinnati Milacron公司制造了第一臺由小型計算器控制的工業(yè)機械人。它以液壓驅(qū)動，能提升的有效負(fù)載達(dá)45公斤。于同一年KUKA Robotics公司制造出世界首個鉸接式電動六軸工業(yè)機械人名為FAMULUS。到了70年代晚期工業(yè)機械人迅速發(fā)展并吸引大量企業(yè)投向該領(lǐng)域，當(dāng)中的 大公司包括General Electric 及 General Motors。而美國兩間大規(guī)模的公司Automatix Inc and Adept Technology 亦相繼成立。到八十年代中期，由于受到汽車工業(yè)大量投資的扶助，機械人工業(yè)發(fā)展處于高峰。當(dāng)時的大企業(yè)Westinghouse Electric Corporation更以高達(dá)1.07億美金收購了Unimation公司。大家都知道日本是擁有機械人數(shù)量最多的國家，但原來日本要到八十年代工業(yè)機 械人才開始普及。隨后因日本的大力推動和開發(fā)，日本也因此而贏得了“機械人王國”的美喻。

為工業(yè)機械人定位

在90年代工業(yè)機械人的價格不斷下降，而性能則不斷完善，主要表現(xiàn)在機械及電子性能方面，如：搬運能力、速度、工作范圍、部件數(shù)量、平均故障間隔時間都有較大改進(jìn)，而價格平均下降了50%。

1990 年10月，在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了一次工業(yè)機械人國際標(biāo)準(zhǔn)大會，在這次大會上通過了一份文件，把機械人分為四類：(1)順序型：這類機械人擁有規(guī)定的作 業(yè)程序。(2)沿軌跡作業(yè)型：這類機械人能執(zhí)行受控過程。(3)距作業(yè)型：可接受遙控，對操作者的響應(yīng)可透過編程實現(xiàn)，可應(yīng)用于核工業(yè)、宇宙、海洋開發(fā)等 領(lǐng)域。(4)智能型：它們具有感知、適應(yīng)或?qū)W習(xí)功能。

3式工業(yè)機械人

踏 入21世紀(jì)國外的工業(yè)機械人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機械人公司，它們包括： 瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德國的KUKA Robotics，美國的Adept Technology，意大利COMAU，英國的AutoTech Robotics。雖然我國的工業(yè)機械人工業(yè)剛起步不久，但增長的勢頭非常強勁。

縱 觀世界各國在發(fā)展工業(yè)機械人產(chǎn)業(yè)過程，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的國家會有不同的發(fā)展模式，但主要可歸納為三種：即日本模式、歐洲模式和美國模式：日本模式 ─ 即機械人制造廠商以開發(fā)新型機械人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或其他工程公司來設(shè)計各行業(yè)所需要的機械人系統(tǒng)。歐洲模式 ─ 即機械人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)，由設(shè)計到制造全部由機械人制造廠商自己完成。 美國模式 ─ 不生產(chǎn)普通的工業(yè)機械人，當(dāng)企業(yè)需要機械人時通常由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計、改裝及制造配套的外圍設(shè)備。而前中國正采用“美國模式”，希望于條件成熟后 逐步走向“日本模式”。

中國工業(yè)機械人發(fā)展小插曲

工業(yè)機械人技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革命中的一個組成部分。許多國家都已將機械人技術(shù)列入高技術(shù)發(fā)展計劃。從近幾年推出的機械人產(chǎn)品來看，工業(yè)機械人技術(shù)正在向智慧化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。在21世紀(jì)，機械人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。

正 當(dāng)世界的工業(yè)機械人掀起了高潮時，我國亦于1972年開始研制自己的工業(yè)機械人。進(jìn)入80年代后，隨著國內(nèi)改革開放及外國科研成果沖擊下，我國機械人技術(shù) 的開發(fā)與研究終于得到了政府的重視與支持。雖然起步比西方發(fā)達(dá)國家遲，但在學(xué)術(shù)及科研開發(fā)上，已拉近了與發(fā)達(dá)國家的距離。就是因為中國實施的「七五科技攻 關(guān)計劃」和「863計劃」，奠定了自主發(fā)展中國機械人事業(yè)的基礎(chǔ)。

 中國研制的機械人正在生產(chǎn)車間中大顯身手

我國工業(yè)機械人特色

我 國機械人應(yīng)用工程及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項目的最大特點，是把研發(fā)成果直接應(yīng)用于實際生產(chǎn)上。當(dāng)中的成功的應(yīng)用例子是一汽集團的汽車生產(chǎn)線，它亦成為我國首次最大規(guī) 模的國產(chǎn)機械人示范應(yīng)用工程。目前，我國工業(yè)機械人的研究集中在解決產(chǎn)品開發(fā)中設(shè)計、分析、可靠性等關(guān)鍵技術(shù)上，自動化的高性能點焊、弧焊、搬運、裝配、 加工、噴涂等機械人已在生產(chǎn)廠房大顯身手了。