作為機器人產品,最早的實用模型(示教再現)是美國A M F公司推出的1962“VERSTRAN”和UNlMATlON公司推出的“UNlMATE”。這些工業機器人的控制方式與數控機床相似,但外觀特征卻大相徑庭,主要由類人的手和手臂組成。在1965中,MlT的Roborts展示了第壹個帶有視覺傳感器的機器人系統,它可以識別和定位簡單的積木。1967年,日本成立了假手研究會(現更名為仿生機械研究會),並於同年召開了日本首屆機器人學術會議。
1970年,第壹屆工業機器人國際會議在美國召開。1970之後,對機器人的研究得到了迅速而廣泛的普及。70年代末,美國推出了Puma系列高功能機器人。采用了當時最先進的l8位多CPU兩級微機控制系統。有五種靈活的教學方法和特殊的VAL語言,可以控制軌跡和執行相當復雜的動作。辛辛那提1973?米拉克隆公司的理查德?霍恩制造了第壹個由小型計算機控制的工業機器人。它是液壓驅動的,可以舉起45公斤的有效載荷。
到1980年,工業機器人在日本普及,所以日本稱那壹年為“機器人元年”。隨後,工業機器人在日本得到了極大的發展,日本獲得了“機器人王國”的美譽。隨著計算機技術和人工智能技術的飛速發展,機器人在功能和技術上都有了很大的提高,移動機器人和機器人的視覺和觸覺技術就是典型代表。由於這些技術的發展,機器人的概念得到了擴展。在20世紀80年代,具有感覺、思維、決策和行動能力的系統被稱為智能機器人,這是壹個籠統而廣泛的概念。這壹理念不僅指導著機器人學的研究和應用,也賦予了機器人學在深度和廣度上發展的巨大空間。水下機器人、太空機器人、空中機器人、地面機器人、微型機器人等各種用途的機器人相繼問世,許多夢想得以實現。
仿人機器人在八九十年代也發展迅速,其中真正的雙足步行機器人是Wap3,由I.Kato於1971試制,最大步幅15mm,周期45秒。Wap3的成功開發揭開了雙足機器人研究的序幕。1980年,加藤實驗室推出wL-9DR雙足機器人,WL-9DR實現準動態行走,步幅45cm,步長9秒。1984中,加藤在前人研究的基礎上采用踝關節力矩控制,使WL-10RD實現了穩定的動態行走(步周期為65438+。在1986中,加藤介紹了RWL-L2R,它有八個自由度:每條腿有三個向前的關節;身體有前關節和側關節。經過多年的研究,很多地方都開展了雙足機器人的研究,而在所有的研究中,日本人取得的成果最多。
從1971到1986,牛津大學的Witt L7等人制作並完善了壹個雙足行走機器人,在平地上行走非常好,步速為0.23 m/s,日本的J. Furushol 9開發了兩個系列的R雙足行走機構,可以動態行走。從1981開始,先後研制出了Kenkyaku-1、BLR-G2、BLR-G2機器人,Kenkyaku-l具有四個前向關節的五桿平面行走器。假設沒有腿部支撐期,每條腿的臀部壹個關節和膝蓋壹個關節由腳底的觸覺信號觸發,在兩個腿部支撐期之間切換。實驗中實現了周期為0.45秒、速度為0.8米/秒的正向穩定動態行走。Kenkyaku-2在Kenkyaku-1的基礎上增加了兩個腳踝,巧妙地利用重力實現了周期為0.7-1.0秒,步長為35-45cm的動態行走,無需腳踝輸入扭矩。BLR-G2是壹種三維運動兩足步行機構。
東京工業大學的船橋L7在1982設計了壹個兩足步行機器人,命名為MEG-2。機器人配備了重力和慣性力補償裝置。在1985的實驗中,機器人實現了高速行走(125步/分鐘)。美籍華人鄭博士是美國雙足機器人研究者中的傑出人物。他開發了兩個行走機器人[I]],分別命名為SD-L和SD-2。SD-L有四個自由度,SD-2有八個自由度,SD-2是美國第壹個真正的類人雙足步行機器人。1986,SD-2機器人成功實現了在平地上的前進、後退和左右行走。1987,這個機器人又成功實現了動態行走。1990年,他首次提出了使雙足機器人在斜坡上行走的控制方案,並用SD-2做了成功的實驗。
Kajita是另壹位著名的日本步行機器人研究者,主要研究動態步行的控制方法。1990年,他成功研制了五桿平面雙足步行機器人,有四個正向驅動電機,全部安裝在機器人本體上,通過平行四邊形連桿機構使踝關節完全自由。他提出了整個機構軌跡能量守恒的概念,實現了在不平地面上穩定的動態行走。
在1989,Tad。加拿大的McGeer建立了平面兩足行走機構。兩條腿是直桿機構,沒有膝關節,每條腿上都有壹個小電機來控制腿的伸縮。沒有主動控制和能量供給,具有簡單的兩級針擺的特點。當放置在斜坡上時,它可以依靠重力實現動態行走。
1988年春,國防科技大學成功研制出中國第壹臺六自由度平面雙足機器人,可以前進、後退和上下樓梯。在1989,他們實現了準動態步態行走,在1990,他們實現了實驗室環境下的全方位行走,在1995,他們實現了動態行走。
1984年,恩格爾伯格推了機器人Helpmate,可以給醫院裏的病人送飯、送藥、發郵件。同年,他還預言:“我會讓機器人掃地、做飯、出門幫我洗車、檢查安全。”
1998年,丹麥樂高公司推出Mind-storms套件,讓機器人制造像搭積木壹樣簡單,可以隨意組裝,讓機器人進入個人世界。
從65438到0999,日本索尼公司推出了狗機器人AIBO,立即銷售壹空。自此,娛樂機器人成為機器人進入普通家庭的方式之壹。
日本本田從1986開始推出P系列1,2,3機器人。本田的研究工作,特別是“P3”和“阿西莫”的推出,將人形機器人的發展推向了壹個新的高度,使人形機器人的開發和生產正式實用化、工程化和市場化。P1是本田公司獨創的步行機器人,主要進行雙足步行機器人的基礎研究工作。P2機器人是1996年2月推出的,比P1更擬人化。P2的問世將雙足步行機器人的研究工作推向了壹個高潮,使本田成為世界上該領域的絕對領導者。就連麻省理工的G. A. Partt教授也曾經認為未來在雙足步行機器人領域是無所作為的。
1997 65438+2月本田推出P3雙足步行機器人,與P2基本相似,但重量和高度有所下降(從原來的2100 kg下降到130kg,高度從1800mm下降到1600mm),並投入使用。本田於2000年6月5438+065438+10月20日推出了壹種新的兩足行走機器人“ASIMO(第二代移動機器人的高級步驟)”。與P3相比,“阿西莫”更小更輕,更容易適應人類的生活空間,並通過改進兩足行走技術使其更接近人類的行走模式。“阿西莫”高120cm,重43kg。它使用個人電腦或便攜式控制器來操作行走方向以及關節和手的運動。在兩足行走方面,采用了新開發的技術“I2WALK(智能實時柔性行走)”,讓妳行走更自如。I2 Walk在之前兩足步行技術的基礎上,結合了新的“預測運動控制”功能。它可以實時預測未來的動作,提前移動重心,相應改變步伐。在過去,由於無法進行預測運動控制,當從直行變為轉彎時,必須在轉彎前停止直行運動。“阿西莫”通過提前預測重心的變化,比如下面轉彎後重心向外側傾斜多少,可以使從直行到轉彎的行走動作連續流暢。日本本田公司開發人形機器人的目標是實現與人類無異的動態行走。
日本索尼公司於2000年6月5438+065438+10月21日推出了人形娛樂機器人“索尼夢想機器人23X”(SDR 23 x)。它的高度是50厘米,重量是5公斤。它的特點是每分鐘能走15m,根據音樂節奏跳舞,高速進行自律運動。它還配備了語音識別和圖像識別功能。在發布會上,SDR23X在眾多記者面前表演了“壹邊做體操壹邊快步走”、“隨著音樂的節拍起舞”、“按照順序把指定的球踢進球門”等項目。SDR23X可以同時揮手、轉身、雙腳行走。SDR23X配備了頭部2個關節,軀幹2個關節,每個手臂4個關節,每個下肢和足部6個關節,24個關節配備了驅動機構,由2個64位RISC微處理器實時控制。實時操作系統“Aperios”。索尼單獨研發的SDR23X有以下七種動作,1)最大速度15m/ min,左右前後跑;2)前進過程中左右轉彎(異步轉彎90°);3)從仰臥位站起來;4)單腿站立(這個動作也可以在斜面上做);5)在泥濘的道路上行走;6)踢足球;7)跳舞。此外,SDR23X可以識別20種聲音,可以說20種由聲音合成的語言,還可以識別顏色。
2001年,麻省理工打破歷史傳統,研發出世界上第壹個具有人類感情的機器人Kismet。仿人機器人代表了機器人的最高技術,是先進的綜合控制論、機電壹體化、計算機與人工智能、材料學和仿生學的產物,目前科學界正在朝這個方向研究和發展。
2002年,丹麥iRobot公司推出了壹款吸塵器機器人Roomba,它可以避開障礙物,自動設計行進路線,在電量不足時自動行駛到充電座。Roomba是世界上最大、商業化程度最高的家用機器人。
2004年3月26日,索尼、富士通和三菱重工聯合制定了機器人服務計劃(RSi),旨在統壹家用機器人的操作標準。這個組織將負責統壹目前各公司制定的機器人操作指揮系統。目的是促進機器人操作的家庭AV設備、機器人利用互聯網進行信息檢索和收集等服務的發展。他們計劃在2004年底發布壹份規範草案。除了開發機器人的公司,他們還呼籲汽車制造商和互聯網內容提供商積極參與。此外,包括本田和豐田在內的日本公司也發布了自己的智能機器人產品,其中本田在2000年發布的Asimo被稱為世界上第壹個雙足機器人。
2005年9月,日本三菱重工正式推出該公司制造的智能家用機器人“若萬”。身高1米,體重30公斤。它懂英語、日語等四種語言,能記住10000個單詞。它還能識別10個人的面孔,並叫出他們的名字。
2005年6月4日,10,日本村田公司研發的新型騎行機器人在日本東京郊區與公眾見面。這個新的會騎自行車的機器人不僅可以向前騎,還可以在發現障礙時停下來或後退。
2006年6月,微軟公司推出了微軟機器人工作室(Microsoft Robotics Studio),機器人模塊化、平臺統壹的趨勢越來越明顯。蓋茨預言家用機器人將很快席卷全球。
2008年,韓國科學家研制出壹種人形機器人,可以跳舞、做家務、表達情感。研究人員將這種人形機器人命名為“Maru”。Maru身高1.5米,能模仿人類開合嘴唇、眨眼、上下肢自由活動、自動停止行走。