1.2 机器人发展简史

背景与预备知识机器人发展简史机器人的由来公元前约10世纪，偃师发明艺妓公元前约3世纪，鲁班发明飞翔木鸟公元约2世纪，诸葛亮发明木牛流马robot一词出现于1920年捷克幻想剧《罗莎姆的万能机器人》中，意为奴隶，即人类的仆人。1959年，美国人英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，取名“尤尼梅特”。服务机器人工业机器人特种机器人创造和发明机器人的目的：服务人；保护人；拓展人机器人的概念在人类的想象中已存在了三千多年，直到50多年前，才作为专业术语使用。古代机器人机器人来源第一台机器人现代机器人2Robot一词出现于1920年捷克幻想剧《罗莎姆的万能机器人》中。Robot原为Robota，意为奴隶，即人类的仆人。1942年，俄裔美国科幻小说家阿西莫夫（Asimov）在其科幻小说《我，机器人》的第四部机器人短篇《转圈圈》中，提出了著名的“机器人学三原则”机器人不能伤害人类，也不能在人类受到伤害时袖手旁观；机器人必须服从人类的命令，除非这些命令与第一条原则相抵触；在不违背第一、二条原则的前提下，机器人必须保护自己免受伤害。好莱坞电影机器人的由来3古代木鸢（春秋战国）伶人（西周）计里鼓车（东汉）木牛流马（三国）4机器鸭（1738，法国）机器武士（1495，达芬奇）机器木偶（1662，日本）关于机器人的传说最早可以追溯到古希腊亚历山大剧院（100年，希腊）古代5亚里士多德是最早考虑利用自动装置影响社会的伟大思想家之一克特西比乌斯发明的漏水计时器（BC250，希腊）苏颂发明的自动水钟（北宋）古代6近现代—计算机实用化之前Elektro（1939）Televox（1920s）Eric（1928）ElmerandElsie（1948）随着机械、自动化技术与控制理论的完善，直至计算机技术在20世纪的出现，机器人也从想象、影像中的形象逐渐走到了真实世界中。7实用型机器人的出现始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的快速发展，而应用需求则是原子能的开发利用。—1946，第一台数字电子计算机

诞生—1952，第一台数控机床诞生—1947，遥控操作臂—1948，机械式主从操作臂—1954，德沃尔工业机器人专利近现代—计算机实用化之后8Unimate第一台工业机器人（1961）近现代—第一代机器人Versatran美国AMF公司生产的工业机器人（1962）9Stanford机械臂(1969)近现代—第一代机器人PUMA机器人(1978)10川崎（Kawasaki）引进Unimate专利研发的机器人(1968)近现代—第一代机器人安川（Yaskawa）提出“机电一体化”的概念(1971)SCARA机器人(1978)11近现代—第一代机器人工业机器人领域的四大家族：ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA。12Beast（JHU,1965）Shakey（Stanford,1972）近现代—第二代机器人20世纪60年代中期开始，一些知名大学或研究机构相继成立了机器人实验室或研究所，如美国MIT的人工智能实验室、斯坦福大学人工智能研究室等。它们开始研究开发第二代机器人——具有一定感知能力的机器人，使之具有类似人的某种感觉，如力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉等。具有触觉传感器的机械臂（MIT,1961）13护士助手Helpmate第一台商用服务机器人（TRC，1984）近现代—第二代机器人以各类个体机器人（personalrobot）为代表的服务机器人出现，并得到快速发展14近现代—第二代机器人20世纪70年代，步行机器人、太空机械臂、灵巧手、无人驾驶汽车、危险环境作业机器人等特种机器人出现，并得到迅猛发展加拿大臂（NASA，1981）Salisbury灵巧手（1982）索杰纳（1997）15近现代—第三代机器人第三代机器人又称智能机器人（IntelligentRobot），它不仅具有力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉等感觉机能，而且还具有逻辑思维、学习、判断及决策等高级功能，甚至可以根据要求自主地完成复杂任务。Shakey（Stanford,1972）达芬奇手术机器人（IS,2000）16近现代—第三代机器人17能与作业环境、人和其它机器人自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的智能机器人，称为共融机器人（Coexisting-Cooperative-CognitiveRobots,Tri-CoRobots）。柔顺：刚-柔-软体耦合灵巧：超冗余自由度传感：多模式传感功能认知：环境与人的行为意图理解自主：个体行为的自律性协作：群体智能与协作近现代—第三代机器人18近现代—第三代机器人智能假肢系统软体机器人及软体手19总结：机器人发展至今的三个阶段第一代是示教再现型机器人。这类机器人一般可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作；第二代是具备初步感知的机器人，具有不同程度的“感知”能力；第三代是智能机器人。具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来。20在制造业各领域的覆盖范围快速扩展人机协作、精密操作、智能传感、柔性加工工业机器人汽车高铁飞机火箭3C舰船纺织风电叶片智能机器人发展趋势21对前沿和学科交叉研究需求强烈：柔顺操作、视觉-语音-手势多模态识别和交互、情感计算、社会心理、规则学习等中国与国际处于同一起跑线，应用领先服务机器人测温核酸检测消毒送餐医疗陪护建筑物流智能机器人发展趋势22空间站星际探索军用深海救援高空5G融合、遥操作、增强现实、新材料、自主环境建模和导航等中国在太空、深海、安保等特种机器人领域处于第一梯队特种机器人电力巡检采矿智能机器人发展趋势23机器人研究在中国无揽水下机器人的研究、开发和应用1998年国家科技进步一等奖系列化反恐防暴机器人2010年国家科技进步二等奖工业机器人作业系统的关键技术研究、开发与应用2007年国家科技进步二等奖并联机器人机构拓扑与尺度设计理论2013国家自然科学二等奖环境约束与多空间分析机器人操作理论2014国家自然科学奖二等奖工业机器人研究、开发及工程应用2001年国家科技进步二等奖高速并联机器人关键技术及工程应用2015国家技术发明二等奖我国机器人的研究起步于1970年代初。1980年代中期，大力发展机器人，“七五”计划机器人被列为国家重点科研规划，科技部“863”计划启动时即设立“智能机器人”主题；2016年，NSFC设立重大研究计划“共融机器人”。24机器人领域的若干重要历史人物KarelCapek“Robot”词汇的创造者

IsaacAsimov“机器人三定律”GeorgeDevol“第一个可编程机器人专利”JosephEngelberger“机器人之父”加藤一郎教授“仿人机器人之父”蒋新松院士“中国机器人之父”张启先院士

中国机器人机构学奠基人25我国首台7自由度机器人张启先院士铜像启先精神我国首部空间机构学著作

冗余度机器人

多指灵巧手张启先院士张启先院士（1925-2002）26机器人研究在北航1952机原机零教研室1979成立机器人研究小组1981获批机械工程硕士点、全国首批机械学博士点1983招收第一个机械学博士生（全国第一批）1985机器人研究中心成立1988机器人研究所成立2002机械设计及理论获批二级重点学科1995张启先教授当选中国工程院院士2018机器人工程专业招生2022机器人工程专业获批“国家级一流专业建设点”27机器人研究在北航机器人机构学与仿生机器人机器人智能感知与控制医疗与康复机器人非结构化环境机器人导航与控制触觉反馈与人机交互多源数据配准与协同精准控制手术与导航机器人康复与助力机器人服务与护理机器人大尺寸空间折展与高精度柔性机器人刚-柔-软耦合仿生机理与软体机器人驱动、控制集成设计与可重构机器人28机器人的自主性任务