现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。
自1946年台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、格的方向发展。
大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。
另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手。
1954年美国戴沃尔早提出了工业机器人的概念,并申请了。该的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
作为机器人产品早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。
1965年,MIT的Roborts演示了个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。
机器狗
1967年日本成立了人工手研究会(现改名为仿生机构研究会),同年召开了日本首届机器人学术会。
1970年在美国召开了届国际工业机器人学术会议。1970年以后,机器人的研究得到迅速广泛的普及。
1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了台由小型计算机控制的工业机器人,它是液压驱动的,能提升的有效负载达45公斤。
到了1980年,工业机器人才真正在日本普及,故称该年为“机器人元年”。
随后,工业机器人在日本得到了巨大发展,日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。
自治潜水器
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。80年代,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称,这也说明了机器人所具有的创新活力。
工业
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。
特种功能
排爆用机器人
机器警察所谓地面机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面机器人。
英国的“手推车”机器人
在西方中,恐怖活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾,饱受爆炸物的威胁,因而早在60年代就研制排爆机器人。英国研制的履带式“手推车”及“级手推车”排爆机器人,已向50多个的军警机构售出了800台以上。英国又将手推车机器人加以优化,研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排爆机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理爆炸物。土拨鼠重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。
“土拨鼠”和“野牛”排爆机器人
除了恐怖分子安放的炸弹外,在世界上许多战乱中,到处都散布着未爆炸的各种弹药。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能爆炸的弹药库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有爆炸。而且直到现在,在许多中甚至还残留有一次大战和二次大战中未爆炸的炸弹和地雷。因此,爆炸物处理机器人的需求量是很大的。
排除爆炸物机器人有轮式的及履带式的,它们一般体积不大,转向灵活,便于在狭窄的地方工作,操作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动。机器人车上一般装有多台彩色CCD摄像机用来对爆炸物进行观察;一个多自由度机械手,用它的手爪或夹钳可将爆炸物的引信或雷管拧下来,并把爆炸物运走;车上还装有猎枪,利用激光指示器瞄准后,它可把爆炸物的定时装置及引爆装置击毁;有的机器人还装有高压水枪,可以切割爆炸物。