A. 機械手的發展歷程
機械手的研發始於美國,早在1958年,美國聯合控制公司便成功研製出全球首台機械手,標志著這一技術的誕生。
隨著時間推移,技術不斷進步。1962年,該公司在先前的基礎上,進一步嘗試製造了數控示教再現型機械手,這一創新不僅提高了機械手的靈活性,還增強了其在實際應用中的可操作性。
到了1978年,美國的Unimate公司與斯坦福大學、麻省理工學院攜手合作,共同研發出Unimate-Vicarm型工業機械手。這款機械手配備了小型電子計算機,能夠精準執行裝配作業,其定位誤差被控制在加減1毫米以內,極大地提升了機械手的作業精度。
盡管機械手的性能日益提升,但當前大多數機械手仍屬於第一代產品,它們主要依賴人工控制進行操作。這一現狀既體現了技術進步的步伐,也預示著未來機械手技術仍有廣闊的發展空間。
B. 機械手的發展歷史是怎樣的
機械手作為一種新型的自動化裝置,在機械化的生產過程中逐漸發展起來,成為了機器人的重要分支。它能夠通過編程來完成各種預期的作業任務,結合了人和機器的優點,體現了智能和適應性。
在現代生產中,機械手廣泛應用於自動生產線中。盡管它們不如人手靈活,但機械手具備不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險以及抓舉重物的力量比人手大等特點。因此,機械手在許多領域受到了重視,並得到了廣泛應用。
機械手的研製最早起源於美國。1958年,美國聯合控制公司開發了第一台機械手。該機械手的結構包括機體和回轉長臂,頂部裝有電磁塊的工件抓放機構,控制系統為示教形式。1962年,該公司的進一步改進,研製出一台數控示教再現型機械手,名為Unimate。同年,美國機械製造公司也成功開發了一種名為Vewrsatran的機械手。
這兩種機械手在六十年代初的出現,成為了後來國外工業機械手發展的基礎。1978年,美國Unimate公司與斯坦福大學、麻省理工學院聯合研製了一種Unimate-Vicarm型工業機械手,該機械手裝有小型電子計算機進行控制,用於裝配作業,其定位誤差小於±1毫米。聯邦德國KnKa公司也生產了一種點焊機械手,採用關節式結構和程序控制。
目前,大部分機械手仍屬於第一代,主要依靠人工進行控制,改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研製,它們設有微型電子計算控制系統,具備視覺、觸覺能力,甚至聽、想的能力。研究中安裝各種感測器,將感覺到的信息反饋,使機械手具有感覺機能。第三代機械手則能夠獨立完成工作中的任務,與電子計算機和電視設備保持聯系,逐步發展成為柔性製造系統FMS和柔性製造單元FMC中的重要環節。
C. 機械手的發展歷史是怎樣的
機械手是在機械化,自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。它是機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務,在構造和性能上兼有人和機器各自的優點,尤其體現了人的智能和適應性(王希敏,1992)。在現代生產過程中,機械手被廣泛的運用於自動生產線中,機械手雖然目前還不如人手那樣靈活,但它具有能不斷重復工作和勞動,不知疲勞,不怕危險,抓舉重物的力量比人手力大的特點,因此,機械手已受到許多部門的重視,並越來越廣泛地得到了應用。(王承義,1995)
機械手首先是從美國開始研製的。1958年美國聯合控制公司研製出第一台機械手。它的結構是:機體上安裝一個回轉長臂,頂部裝有電磁塊的工件抓放機構,控制系統是示教形的。1962年,美國聯合控制公司在上述方案的基礎上又試製成一台數控示教再現型機械手。商名為Unimate(即萬能自動)。運動系統仿照坦克炮塔,臂可以回轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動;控制系統用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發展起來的。同年,美國機械製造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機械手。該機械手的中央立柱可以回轉、升降採用液壓驅動控制系統也是示教再現型。這兩種出現在六十年代初的機械手,是後來國外工業機械手發展的基礎。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學,麻省理工學院聯合研製一種Unimate-Vicarm型工業機械手,裝有小型電子計算機進行控制,用於裝配作業,定位誤差小於±1毫米。聯邦德國KnKa公司還生產一種點焊機械手,採用關節式結構和程序控制。
目前,機械手大部分還屬於第一代,主要依靠人工進行控制;改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研製。它設有微型電子計算控制系統,具有視覺、觸覺能力,甚至聽、想的能力。研究安裝各種感測器,把感覺到的信息反饋,使機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系,並逐步發展成為柔性製造系統FMS和柔性製造單元FMC中的重要一環節
D. 機器人發展史
美國是機器人的誕生地,早在1962年就研製出世界上第一台工業機器人,比起號稱"機器人王國"的日本起步至少要早五六年。經過30多年的發展,美國現已成為世界上的機器人強國之一,基礎雄厚,技術先進。綜觀它的發展史,道路是曲折的,不平坦的。
由於美國政府從60年代到70年代中的十幾年期間,並沒有把工業機器人列入重點發展項目,只是在幾所大學和少數公司開展了一些研究工作。對於企業來說,在只看到眼前利益,政府又無財政支持的情況下,寧願錯過良機,固守在使用剛性自動化裝置上,也不願冒著風險,去應用或製造機器人。加上,當時美國失業率高達6.65%,政府擔心發展機器人會造成更多人失業,因此不予投資,也不組織研製機器人,這不能不說是美國政府的戰略決策錯誤。70年代後期,美國政府和企業界雖有所重視,但在技術路線上仍把重點放在研究機器人軟體及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領域的高級機器人的開發上,致使日本的工業機器人後來居上,並在工業生產的應用上及機器人製造業上很快超過了美國,產品在國際市場上形成了較強的競爭力。
進入80年代之後,美國才感到形勢緊迫,政府和企業界才對機器人真正重視起來,政策上也有所體現,一方面鼓勵工業界發展和應用機器人,另一方面制訂計劃、提高投資,增加機器人的研究經費,把機器人看成美國再次工業化的特徵,使美國的機器人迅速發展。
80年代中後期,隨著各大廠家應用機器人的技術日臻成熟,第一代機器人的技術性能越來越滿足不了實際需要,美國開始生產帶有視覺、力覺的第二代機器人,並很快佔領了美國60%的機器人市場。
盡管美國在機器人發展史上走過一條重視理論研究,忽視應用開發研究的曲折道路,但是美國的機器人技術在國際上仍一直處於領先地位。其技術全面、先進,適應性也很強。具體表現在:
(1)性能可靠,功能全面,精確度高;
(2)機器人語言研究發展較快,語言類型多、應用廣,水平高居世界之首;
(3)智能技術發展快,其視覺、觸覺等人工智慧技術已在航天、汽車工業中廣泛應用;
(4)高智能、高難度的軍用機器人、太空機器人等發展迅速,主要用於掃雷、佈雷、偵察、站崗及太空探測方面。
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早在1966年,美國Unimation公司的尤尼曼特機器人和AMF公司的沃莎特蘭機器人就已經率先進入英國市場。1967年英國的兩家大機械公司還特地為美國這兩家機器人公司在英國推銷機器人。接著,英國 Hall Automation公司研製出自己的機器人RAMP。70年代初期,由於英國政府科學研究委員會頒布了否定人工智慧和機器人的Lighthall報告,對工業機器人實行了限制發展的嚴厲措施,因而機器人工業一蹶不振,在西歐差不多居於末位。
但是,國際上機器人蓬勃發展的形勢很快使英政府意識到:機器人技術的落後,導致其商品在國際市場上的競爭力大為下降。於是,從70年代末開始,英國政府轉而採取支持態度,推行並實施了一系列支持機器人發展的政策和措施,如廣泛宣傳使用機器人的重要性、在財政上給購買機器人企業以補貼、積極促進機器人研究單位與企業聯合等,使英國機器人開始了在生產領域廣泛應用及大力研製的興盛時期。
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法國不僅在機器人擁有量上居於世界前列,而且在機器人應用水平和應用范圍上處於世界先進水平。這主要歸功於法國政府一開始就比較重視機器人技術,特別是把重點放在開展機器人的應用研究上。
法國機器人的發展比較順利,主要原因是通過政府大力支持的研究計劃,建立起一個完整的科學技術體系。即由政府組織一些機器人基礎技術方面的研究項目,而由工業界支持開展應用和開發方面的工作,兩者相輔相成,使機器人在法國企業界很快發展和普及.
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德國工業機器人的總數佔世界第三位,僅次於日本和美國。這里所說的德國,主要指的是原聯邦德國。它比英國和瑞典引進機器人大約晚了五六年。其所以如此,是因為德國的機器人工業一起步,就遇到了國內經濟不景氣。但是德國的社會環境卻是有利於機器人工業發展的。因為戰爭,導致勞動力短缺,以及國民技術水平高,都是實現使用機器人的有利條件。到了70年代中後期,政府採用行政手段為機器人的推廣開辟道路;在"改善勞動條件計劃"中規定,對於一些有危險、有毒、有害的工作崗位,必須以機器人來代替普通人的勞動。這個計劃為機器人的應用開拓了廣泛的市場,並推動了工業機器人技術的發展。日爾曼民族是一個重實際的民族,他們始終堅持技術應用和社會需求相結合的原則。除了像大多數國家一樣,將機器人主要應用在汽車工業之外,突出的一點是德國在紡織工業中用現代化生產技術改造原有企業,報廢了舊機器,購買了現代化自動設備、電子計算機和機器人,使紡織工業成本下降、質量提高,產品的花色品種更加適銷對路。到1984年終於使這一被喻為"快完蛋的行業"重新振興起來。與此同時,德國看到了機器人等先進自動化技術對工業生產的作用,提出了1985年以後要向高級的、帶感覺的智能型機器人轉移的目標。經過近十年的努力,其智能機器人的研究和應用方面在世界上處於公認的領先地位。
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在前蘇聯(主要是在俄羅斯),從理論和實踐上探討機器人技術是從50年代後半期開始的。到了50年代後期開始了機器人樣機的研究工作。1968年成功地試制出一台深水作業機器人。1971年研製出工廠用的萬能機器人。早在前蘇聯第九個五年計劃(1970年一1975年)開始時,就把發展機器人列入國家科學技術發展綱領之中。到1975年,已研製出30個型號的120台機器人,經過20年的努力,前蘇聯的機器人在數量、質量水乎上均處於世界前列地位。國家有目的地把提高科學技術進步當作推動社會生產發展的手段,來安排機器人的研究製造;有關機器人的研究生產、應用、推廣和提高工作,都由政府安排,有計劃、按步驟地進行。
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有人認為,應用機器人只是為了節省勞動力,而我國勞動力資源豐富,發展機器人不一定符合我國國情。這是一種誤解。在我國,社會主義制度的優越性決定了機器人能夠充分發揮其長處。它不僅能為我國的經濟建設帶來高度的生產力和巨大的經濟效益,而且將為我國的宇宙開發、海洋開發、核能利用等新興領域的發展做出卓越的貢獻。
我國已在「七五」計劃中把機器人列人國家重點科研規劃內容,撥巨款在沈陽建立了全國第一個機器人研究示範工程,全面展開了機器人基礎理論與基礎元器件研究。十幾年來,相繼研製出示教再現型的搬運、點焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的工業機器人及水下作業、軍用和特種機器人。目前,示教再現型機器人技術已基本成熟,並在工廠中推廣應用。我國自行生產的機器人噴漆流水線在長春第一汽車廠及東風汽車廠投入運行。1986年3月開始的國家863高科技發展規劃已列入研究、開發智能機器人的內容。就目前來看,我們應從生產和應用的角度出發,結合我國國情,加快生產結構簡單、成本低廉的實用型機器人和某些特種機器人。
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日本在60年代末正處於經濟高度發展時期,年增長率達11%。第二次世界大戰後,日本的勞動力本來就緊張,而高速度的經濟發展更加劇了勞動力嚴重不足的困難。為此,日本在1967年由川崎重工業公司從美國Unimation公司引進機器人及其技術,建立起生產車間,並於1968年試制出第一台川崎的「尤尼曼特」機器人。
正是由於日本當時勞動力顯著不足,機器人在企業里受到了「救世主」般的歡迎。日本政府一方面在經濟上採取了積極的扶植政策,鼓勵發展和推廣應用機器人,從而更進一步激發了企業家從事機器人產業的積極性。尤其是政府對中、小企業的一系列經濟優惠政策,如由政府銀行提供優惠的低息資金,鼓勵集資成立「機器人長期租賃公司」,公司出資購入機器人後長期租給用戶,使用者每月只需付較低廉的租金,大大減輕了企業購入機器人所需的資金負擔;政府把由計算機控制的示教再現型機器人作為特別折扣優待產品,企業除享受新設備通常的40%折扣優待外,還可再享受 13%的價格補貼。另一方面,國家出資對小企業進行應用機器人的專門知識和技術指導等等。
這一系列扶植政策,使日本機器人產業迅速發展起來,經過短短的十幾年,到80年代中期,已一躍而為「機器人王國」,其機器人的產量和安裝的台數在國際上躍居首位。按照日本產業機器人工業會常務理事米本完二的說法:「日本機器人的發展經過了60年代的搖籃期,70年代的實用期,到80年代進人普及提高期。」並正式把1980年定為「產業機器人的普及元年」,開始在各個領域內廣泛推廣使用機器人。
日本政府和企業充分信任機器人,大膽使用機器人。機器人也沒有辜負人們的期望,它在解決勞動力不足、提高生產率、改進產品質量和降低生產成本方面,發揮著越來越顯著的作用,成為日本保持經濟增長速度和產品競爭能力的一支不可缺少的隊伍。
日本在汽車、電子行業大量使用機器人生產,使日本汽車及電子產品產量猛增,質量日益提高,而製造成本則大為降低。從而使日本生產的汽車能夠以價廉的絕對優勢進軍號稱「汽車王國」的美國市場,並且向機器人誕生國出口日本產的實用型機器人。此時,日本價廉物美的家用電器產品也充斥了美國市場……這使「山姆大叔」後悔不已。日本由於製造、使用機器人,增大了國力,獲得了巨大的好處,迫使美、英、法等許多國家不得不採取措施,奮起直追。