第1章

工业机器人概述

1.1

机器人的产生与发展

1.1.1 机器人的产生与定义

1.概念的出现

机器人（Robot）的概念来自于科幻小说，它最早出现于1921年捷克剧作家Karel Čapek （卡雷尔·恰佩克）创作的剧本Rossumovi UniverzálníRoboti（简称R.U.R）。由于剧中的人造机器名为Robota（捷克语，即奴隶、苦力），因此，英文Robot一词开始代表机器人。

自20世纪20年代起，机器人成了很多科幻小说、电影的主人公，如星球大战中的C3P等。科幻小说家的想象力是无限的，为了预防机器人可能引发的人类灾难，1942年，美国科幻小说家Isaac Asimov（艾萨克·阿西莫夫）在I，Robot的第4个短篇Runaround中，首次提出了“机器人学三原则”，它被称为“现代机器人学的基石”，这也是“机器人学（Robotics）”这个名词在人类历史上的首度亮相。

“机器人学三原则”的主要内容如下。

原则1：机器人不能伤害人类，或因其不作为而使人类受到伤害。

原则2：机器人必须执行人类的命令，除非这些命令与原则1相抵触。

原则3：在不违背原则1、原则2的前提下，机器人应保护自身不受伤害。

到了1985年，Isaac Asimov在其机器人系列最后作品Robots and Empire中，又补充了凌驾于“机器人学三原则”之上的“0原则”，即：

原则0：机器人必须保护人类的整体利益不受伤害，其他3条原则都必须在这一前提下才能成立。

继Isaac Asimov之后，其他科幻作家还不断提出了对“机器人学三原则”的补充、修正意见，但是，这些大都是科幻小说家对想象中机器人所施加的限制；实际上，“人类整体利益”等概念本身就是模糊的，甚至连人类自己都搞不明白，更不要说机器人了。因此，目前人类的认识和科学技术，实际上还远未达到制造科幻片中的机器人的水平；制造出具有类似人类智慧、感情、思维的机器人，仍属于科学家的梦想和追求。

2.机器人的产生

现代机器人的研究起源于20世纪中叶的美国，它从工业机器人的研究开始。

第二次世界大战期间（1939—1945年），由于军事、核工业的发展需要，在原子能实验室的恶劣环境下，需要有操作机械来代替人类进行放射性物质的处理。为此，美国的Argonne National Laboratory（阿尔贡国家实验室）开发了一种遥控机械手（Teleoperator）。接着，1947年，该实验室又开发出了一种伺服控制的主—从机械手（Master-Slave Manipulator），这些都是工业机器人的雏形。

工业机器人的概念由美国发明家George Devol（乔治·德沃尔）最早提出，并在1954年申请了专利、1961年获得授权。1958年，美国著名机器人专家Joseph F.Engelberger（约瑟夫·恩盖尔柏格）成立了Unimation公司，并利用George Devol的专利，在1959年研制出了图1.1-1所示的世界上第一台真正意义的工业机器人——Unimate，从而开创了机器人发展的新纪元。

图1.1-1 Unimate工业机器人

Joseph F.Engelberger对世界机器人工业的发展做出了杰出的贡献，被人们称为“机器人之父”。1983年，就在工业机器人销售日渐增长的情况下，他又毅然地将Unimation公司出让给了美国Westinghouse Electric Corporation公司（西屋电气，又译为“威斯汀豪斯”），并创建了TRC公司，前瞻性地开始了服务机器人的研发工作。

从1968年起，Unimation公司先后将机器人的制造技术转让给了日本KAWASAKI（川崎）和英国GKN公司，机器人开始在日本和欧洲得到快速发展。据有关方面统计，目前世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已在进行智能机器人开发，美国、日本、德国、法国等都是机器人的研发和制造大国，无论是在基础研究还是产品研发、制造方面，都居世界领先水平。