机器人及其智能控制的前沿及展望

机器人及其智能控制的前沿及展望

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1920年，捷克剧作家卡里洛·奇别克在其科幻剧本《罗萨姆万能机器人制造公司》(Rossum’s Universal Robots)首次使用了ROBOT这个名词，意思是“人造的人”。现在已被人们作为机器人的专用名词。

人们开发研究工业机器人的最终目标，在于要研制出一种能够综合人的所有动作特性—通用性、柔软性、灵活性的自动机械。机器人集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制原理以及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。工程技术人员了解和学习机器人学具有重要的意义。

目前，工业机器人像计算机一样，可以按“代”分类。 第一代工业机器人是指T/P方式（Teaching/Playback方式），即示教/再现方式。

19世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了实用阶段。1954年美国的G. C. Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可进行点位和轨迹控制，这是世界上第一种应用于工业生产的机器人。

70年代，随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的发展，机器人也得到了迅速的发展。1974年Cincinnati Milacron公司成功开发了多关节机器人；1979年，Unimation公司又推出了PUMA机器人，它是一种多关节、全电机驱动、多CPU二级控制的机器人，采用VAL专用语言，可配视觉、触觉、力觉传感器，在当时是技术最先

进的工业机器人。现在的工业机器人在结构上大体都以此为基础。这一时期的机器人属于“示教再现”（Teach-in / Playback）型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。

第二代工业机器人是具有一些简单智能、可行走的、能对周围环境做出反应的机器人，在机械、电子等生产领域得到了广泛的应用。

进入80年代，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的发展，出现了第二代机器人——有感觉的机器人。它能够获得作业环境和作业对象的部分相关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。第二代机器人已进入了使用化，在工业生产中得到了广泛应用。

第三代机器人称为智能机器人。这种机器人不仅具有比第二代机器人更加完善的环境感知能力，视觉、触觉等智能，而且还具有像人一样的逻辑思维、逻辑判断机能，能推理、决策、自我规划、自我学习、有自立性。可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。

受到全球经济危机的影响，近两年全球机器人的需求量急剧减少的，机器人技术引发新工业革命的梦想也被覆上了浓重的阴影。最近，日本机器人协会指出，2008年第四季度工业机器人的销售量降低了33%，2009年第一季度又降低了59%。英国自动化与机器人协会的数据则表明，从2009年以来，英国工业机器人的年组装数已从约2000台降至800台不到。

但这种销量减退的现象有它特定的原因，随着全球金融危机阴影的消失，全球工业机器人的销量已经有了明显的回升，并处在加速阶段。现实迹象表明随着全球经济的逐步复苏，全球工业机器人的销量会有一个短暂的回升期，进而会达到一个新的阶段。

随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范围还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。鉴于此，工业机器人可以说是节约劳动生产力，提高产量的尤物，是人类机械化提高的一个重要标志，工业机器人的未来发展是十分乐观的。

目前随着工业机器人市场竞争越来越激烈,我国的制造业面也临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,因此加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。所以对于我国工业机器人行业，政府应当对国产工业机器人有更多的政策与经济支持；同时我们应当参考国外先进经验,加大技术投入与改造部分国产工业机器人；在采购工业机器人时不能盲目进口,应该综合评估,立足国产，掌握和发展自己的工业机器人技术，能够促进我国工业自动化的提高，为我国向制造强国迈进提供绵绵不断的动力。