【摘要】人類始終渴望制造向人一樣的機(jī)器，從古至今一直在發(fā)展機(jī)器人。雖然當(dāng)今機(jī)器人的功能十分有限，但它正在迅速發(fā)展，并對人類生產(chǎn)生活的各方面產(chǎn)生影響。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；機(jī)器人控制；機(jī)器人發(fā)展

從古至今，人類一只想要創(chuàng)造一種像人一樣的機(jī)器，以便幫助人完成繁重的、枯燥的、危險的工作。西周時期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，那是我國最早有記載的機(jī)器人。公元前2世紀(jì)，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人——自動機(jī)，可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。1773年，自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等被連續(xù)推出?，F(xiàn)在保留下來的瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，還定期彈奏音樂供參觀者欣賞。19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派。

我國工業(yè)機(jī)器人自興起以來，發(fā)展非常迅速。70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人?！捌呶濉逼陂g，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、電焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）開始實施。上世紀(jì)90年代初期起，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，進(jìn)入本世紀(jì)，我國在工業(yè)機(jī)器人方面投入增加，取得了顯著成果。

我國從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位200多家，擁有量為3500臺左右，其中國產(chǎn)占20%，其余都是從日本、美國、瑞典等40多個國家引進(jìn)的。2000年已經(jīng)生產(chǎn)各種類型工業(yè)機(jī)器人和系統(tǒng)300臺套，機(jī)器人銷售額6.74億元，機(jī)器人產(chǎn)生對國民經(jīng)濟(jì)的年收益額為47億元?；『浮Ⅻc(diǎn)焊、裝配、噴涂機(jī)器人應(yīng)用的最多；其次是搬運(yùn)、上下料（沖壓、壓鑄、鑄鍛、注塑等）；再次是包裝、碼垛、拆垛機(jī)器人和密封涂膠機(jī)器人。就行業(yè)而言，汽車行業(yè)以焊接、噴涂、涂膠作業(yè)較多，沖壓搬運(yùn)、裝配次之；電子電器行業(yè)集中在裝配，工程機(jī)械行業(yè)集中用于弧焊，噴涂其次。

機(jī)器人系統(tǒng)通常分為機(jī)構(gòu)本體和控制系統(tǒng)兩大部分。控制系統(tǒng)的作用是根據(jù)用戶的指令對機(jī)構(gòu)本體進(jìn)行操作和控制完成作業(yè)的各種動作。機(jī)器人控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：一是機(jī)器人的控制與機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)密切相關(guān)。機(jī)器人的狀態(tài)可以在各種坐標(biāo)下描述，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際要求選擇不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并做適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換，因此多會運(yùn)用運(yùn)動學(xué)正問題和逆問題。二是一個簡單的機(jī)器人有3至5個自由度，比較復(fù)雜的機(jī)器人有十幾個，甚至幾十個自由度，一般每個自由度包含一個伺服機(jī)構(gòu)。為了完成一個共同的任務(wù)，它們必須協(xié)調(diào)運(yùn)動，組成一個多變量控制系統(tǒng)。三是把多個獨(dú)立的伺服系統(tǒng)有機(jī)地協(xié)調(diào)起來，使其按照人的意志行動，甚至賦予機(jī)器人一定的“智能”，這個任務(wù)只能由計算機(jī)完成。因此機(jī)器人控制系統(tǒng)必然是一個計算機(jī)控制系統(tǒng)，計算機(jī)軟件擔(dān)負(fù)著艱巨的任務(wù)。四是機(jī)器人動力學(xué)模型是一個非線性模型，隨著狀態(tài)的不同和外力的變化，其參數(shù)也在變化，而且各變量之間還存在耦合。因此在控制時經(jīng)常使用重力補(bǔ)償、前饋、解耦或現(xiàn)代控制方法。五是機(jī)器人動作往往可以通過不同的方式和路徑來完成，因此存在一個“最優(yōu)”的問題。較高級的機(jī)器人可以用人工智能的方法，用計算機(jī)建立起龐大的信息庫，借助信息庫進(jìn)行控制、決策、管理和操作；還可以通過傳感器和模式識別的方法去獲得對象及環(huán)境的信息，按照給定的指標(biāo)要求，自動地選擇最佳的控制規(guī)律。

工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般分為兩個控制層次：上級為組織級，其任務(wù)是將期望的任務(wù)轉(zhuǎn)化成運(yùn)動軌跡或適當(dāng)?shù)牟僮鳎㈦S時監(jiān)測機(jī)器人各部分的運(yùn)動及工作情況，處理意外事件；下級為實時控制級，它根據(jù)機(jī)器人動力學(xué)特性及機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動情況，綜合出適當(dāng)?shù)目刂浦噶睿?qū)動機(jī)器人機(jī)構(gòu)完成指定的運(yùn)動和操作。

如今機(jī)器人發(fā)展的特點(diǎn)可概括為：橫向上，應(yīng)用面越來越寬。由95%的工業(yè)應(yīng)用擴(kuò)展到更多領(lǐng)域的非工業(yè)應(yīng)用。像做手術(shù)、采摘水果、剪枝、巷道掘進(jìn)、偵查、排雷，還有空間機(jī)器人、潛海機(jī)器人。機(jī)器人應(yīng)用無限制，只要能想到的，就可以去創(chuàng)造實現(xiàn)；縱向上，機(jī)器人的種類會越來越多，像進(jìn)入人體的微型機(jī)器人，已成為一個新方向，可以小到像一個米粒般大??；機(jī)器人智能化得到加強(qiáng)，機(jī)器人會更加聰明。

索菲亞（Sophia）機(jī)器人是與人類極其相似的人類機(jī)器人，也是世界上首個獲得公民身份的機(jī)器人。她的大腦采用人工智能技術(shù)和谷歌語音識別技術(shù)，能夠識別人類面部、理解語言、記住與人類的互動。2017年10月26日，沙特阿拉伯機(jī)器人索菲亞公民身份。作為首個獲得公民身份的機(jī)器人，她表示希望能夠幫助人類生活得更美好，她也希望自己有朝一日能夠上學(xué)，經(jīng)商，她甚至希望將來能夠組建自己的家庭?？梢姍C(jī)器人與人工智能技術(shù)正在迅速發(fā)展，在未來也許真的會出現(xiàn)人與機(jī)器人和諧生活的一幕。

參考文獻(xiàn)

[1]孫樹棟.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

作者簡介：孟冠彤（1997.01—），女，漢族，河北石家莊人，本科在讀，研究方向：機(jī)械電子工程。