机器人技术简史–现代机器人

从机器人技术的历史到现代机器人技术的形式,一路走来。

在过去的80年里,由于技术的巨大进步,机器人已经从一个未来主义的乌托邦变成了现代世界不可或缺的一部分。机器人有哪些类型,如何区分,有哪些不同的好处,我们在文章中介绍。

正如文章第一部分(机器人的起点到现在)所宣布的那样,我们现在继续对机器人的世界进行短暂的游览。

工业机器人

目前,机器人技术最大的应用领域是工业机器人。第一台现代可编程 “机械手 “于1954年由美国发明家George Devol申请专利。随后,他和他的商业伙伴Joseph Engelberger于1960年推出了 “Unimate”,这是第一台液压操作的工业机器人手臂,可以执行存储在磁鼓上的几个指令。仅仅一年后,这项发明就被用于通用汽车公司生产线上特别危险的焊接工作,为我们今天从许多工业部门了解到的全自动生产线铺平了道路。

工业机器人是经典的固定在一个地方,通常只有一个(抓手)手臂,也没有太多 “智能”。虽然它们可以执行各种任务,但它们的不动意味着它们只有一个不变的环境,所以几乎不需要与环境互动。在安全方面,这种机器人手臂在结构上或通过光障等进行屏蔽,因为,人类接近移动的机器人不会被发现,存在相当大的伤害风险。

移动机器人

然而,第一台移动机器人,即可以在特定环境中移动的机器人,尽管是远程移动,但在几年后,即1968年,麻省理工学院才开发出第一台移动机器人。
1966年至1972年,美国斯坦福研究所研制出了机器人 “Shakey”,它通过自己的任务规划来执行固定的指令(将一块积木推下平台),因此被认为是世界上第一台移动自主机器人。移动自主机器人的特点是可以在环境中自主移动和行动,而且自主程度可以有不同的梯度。例如,自主移动机器人技术的一个独立子领域是自动驾驶,即机动车无人驾驶参与道路交通。作为一个用例,自动驾驶所要掌握的任务是非常特殊和复杂的,因此不能与其他自主移动机器人的场景进行比较。

自主运输系统–AGV

自主运输系统,也称为AGV(自动导引车),是工业机器人和移动自主机器人之间的交叉点。这些无人驾驶运输车有自己的(电动)驱动装置,在工业环境中可作为空间密集型传送带的灵活替代品,或作为仓库的智能解决方案。导航通常是(部分)自主的。

Cobots(眼镜蛇机器人)

与工业机器人相比,工业机器人由于几乎不存在交互的可能性,且执行任务的速度和力道都很强,且有保护屏障,对人类有伤害的风险,而机器人则是具有精细的传感器技术和降低伤害风险的机器人,直接与人类一起工作。不过,即使这款机器人软件能够检测到与人或物体的碰撞风险并做出反应(通过降低速度至静止),但仍需要采取紧急停止开关或人为监控或远程控制等安全措施。

仿人机器人

所谓的人形机器人最接近古老的想法,即类似人类的机器存在。自1973年第一台人形机器人 “Wabot 1 “在东京早稻田大学亮相后,日本被认为是这一领域的先驱,而实际上以汽车闻名的本田公司也在1986年启动了自己的人形机器人研究计划。仿人机器人的开发要应对许多高难度的技术挑战,首先是两条腿的运动方式相当不稳定,到用两只手和胳膊执行任务的复杂程序,再到与环境的复杂反应和交互能力。然而,在研究或表演用途上,人形机器人已经成功地完成了相当惊人的活动,如骑自行车、接球投球、倒饮料或吹小号等。在商用领域,本田于2004年推出了 “ASIMO”,也在不断研发中,但目前还没有一款人形机器人达到市场成熟或广泛使用。人形机器人的用途主要是作为人类的多功能助手,如在家庭中或作为老人护理的救济。由于仿人机器人的社会接受度低,这一打算也失败了。仿人机器人的最大优势是,由于尺寸与人类相似,运动方式也与人类相当,可以在为人类制造的环境(房屋、台阶、交通)中最方便地移动,而不需要大量的结构适应措施。

服务机器人

服务机器人多是指机器人,即受控或自主的机器人,在生活中的各个领域与人类合作使用,例如在外科手术中,机器人支持外科医生非常精确的工作。在比较传统的农业领域或用于人类肌肉骨骼系统治疗目的的服务机器人使用的初步试点项目也在进行。

机器人的科学技术分支,实际上是一门介于技术与自然科学之间的综合性交叉学科,它已经为人类实现机器人的理念带来了长足的进步。通过建筑、机电一体化、软件工程、传感器技术等学科的相互配合,已经取得了巨大的进步。

机器人的未来会怎样?

然而,我们离文学和电影中所展现的完全不受人类控制的 “机器人 “还有很大的距离。的确,越来越多的 “服务机器人”,比如机器人割草机或吸尘器,正在进入我们的家庭,而在10年的时间范围内,我们的街道有可能会被自动车辆使用。然而,人类的感知、运动以及与环境的反应和互动能力的复杂性是独一无二的,在技术上还远不能百分之百地复制。

尽管如此,未来任何公司、任何行业分支都离不开机器人技术。

作者:Lena Sophie Franke

ARTI is developing software for autonomous mobile robots. Robust enough for real-world scenarios, indoor and outdoor, and suitable for different industrial fields. ARTI offers modular AI-kits as well as full turnkey products. Our customers can pick precisely the solution they need, either build a complete robotic system from scratch or improve existing products by adding artificial intelligence.

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