中国机器人的发展历程

第三章 机遇与挑战
第一节 需求分析
• 我国目前正从劳动密集型向现代化制造业方向发 展，振兴制造业、实现工业化是我国经济发展的 重要任务。从制造业的发展历程看，生产手段必 然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变 革。随着国民经济的快速发展以及生产技术的不 断进步和劳动力成本的不断上升，如何进一步提 高生产率、提高产品质量、降低劳动强度、改善 劳动条件已经成为不少企业不得不考虑的问题。
• 我国科学家对机器人的定义是：“机器人 是一种自动化的机器，所不同的是这种机 器具备一些与人或生物相似的智能能力， 如感知能力、规划能力、动作能力和协同 能力，是一种具有高度灵活性的自动化机 器。” • 简而言之，机器人就是一种自动执行工作 的机械装置。它是整合控制论、机械电子、 计算机、材料和仿生学的一种产物。目前 在工业、医学甚至军事等领域中均有重要 用途。
• 在制造业中的应用：主要用于汽车及工
程机械的喷涂及焊接。目前，由于机器人 技术以及研发的落后，工业机器人还主要 应用在制造业 。据统计，近几年国内厂家 所生产的工业机器人有超过一半是提供给 汽车行业。可见，汽车工业的发展是近几 年我国工业机器人增长的原动力之一。其 中，焊接机器人在汽车制造业中发挥着不 可替代的作用 。近年来，焊接机器人在大 连华克、上海华克、上海龙马神、南京新 迪、长春佛吉亚、上海汇众等零部件及配 件生产企业也有着典型的应用。
天，特别是国防工业对精密和超精密加工 的需求是非常迫切的。如导弹、航空与航 天器上使用的精密陀螺仪（精密陀螺仪转 子的偏心增加0.5ｕm，将引起100m的射程 误差和50m的轨道误差），飞机和潜艇上使 用的高精度叶片，空对空导弹上使用的红 外接收器非球面反射镜，航天望远镜上使 用的超精密镜片等，无一不需要特殊的精 密与超精密加工技术。同时，精密、超精 密加工技术是先进制造技术的基础和关键， 也是一些高新技术和某些尖端科学赖以存 在和发展的基础。
• 在海洋领域的应用： 21世纪是人类向海
洋进军的世纪。海洋资源是近几年国际上 激烈竞争的焦点之一，是各国重要的战略 目标。为进行海上石油开发、海洋科学研 究、海底矿藏勘探开发、海底打捞救生以 及军事应用，如侦察巡逻、扫雷、预警等， 迫切需要进一步开发水下作业装备。 国际 公海组织规定，对有能力进行深海勘探的 国家将有优先开采权。九五”期间，我国 海洋局已利用本主题开发的 6 000m水下机 器人，在太平洋上勘探了3O万平方公里， 并获得了其中矿产资源最丰富的7.5万
• 文件明确规定了智能机器人主题的战略目 标：开发在恶劣环下工作的移动机器人、 水下无缆智能机器人和精密装配机器人的 目标产品。1987年7月，成立了第一届智能 机器人主题专家组，揭开了我国科技工作 者在机器人高技术方面有目标、有计划、 有组织的攻坚战的序幕。
3、90年代后的实用化期
• 进入90年代，智能机器人主题在努力完成中共中 央24号文件规定的任务基础上，在国内市场经济 发展的推动下，及时对主攻方向做了调整和延伸， 确定了特种机器人与工业机器人及其应用工程并 重、以应用带动关键技术和基础研究的发展方针， 继续开拓进取，实现了高技术发展与国民经济主 战场的密切连接，应用机器人技术推动企业产品 更新换代，提升企业生产技术水平，为发展我国 高技术产业和跻身世界机器人技术先进行列做出 了重大贡献。
• 1986年，在邓小平“发展高科技、实现产业化” 的指导思想下，我国实施了“高技术研究发展计 划”，这个计划的实施,为我国本世纪初的经济发 展、为形成高技术产业,奠定比较先进的技术基础, 造就一批新一代的高水平技术人才,为我国高技术 的发展创造良好的条件。 • 其中，智能机器人主题是863花园中的一朵奇葩， 一枚硕果。1986年中共中央24号文件把智能机器 人列为国家高技术发展计划自动化领域两个主题 之一，研究目标是跟踪世界先进水平，工作内容 是围绕特种机器人进行攻关。
第二章 机器人在中国的发展史
• 鲁班制造的木鸟是中国最 早的机器人雏形。 • 据史料载，春秋后期，制 造达人鲁班曾惹老母生气， 鲁母因此不进茶饭，让鲁 班很是着急。为了哄母亲 开心，鲁班废寝忘食，花 费了两天时间，用木材制 造了一只大鸟。《墨子》 里称：“成而飞之，三日 不下。”说的就是，木鸟 上天后，飞了三天三夜都 没落地。
第一节 国内发展情况
我国工业机器人起步较晚，始于20世纪70 年代初，经过近40年的发展，大致可分为 三个阶段： 1、70年代的萌芽期 2、80年代的开发期 3、90年代后的实用化期
1、中国机器人起步相对晚的原因：
• 历史背景：新中国刚成立不久，连年的战 争使得当时的经济比较落后。 • 有人认为：机器人只是为了节省劳动力， 而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一 定符合我国国情。政府对此关注的力度和 资金的投入不够。 • 当时根据生产需要自行设计制造的机械手， 大部分用于上下料。
4、21世纪的新成果
• 医学上的应用：医疗机器人，是近五年来
发展比较迅速的一个新的应用领域 。当一 些非常珍贵的生物需要手术时，尤其是精 细的部位如：人的眼球、神经、血管进行 手术 ，对人脑的定位和钻孔，对人的心脏 瓣膜的手术和搭桥手术 等 都需要机器人来 完成。医生来做手术的不足是：大的手术 时间长，人容易疲劳；人手操作的精度还 是有限的 。
• 操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几 个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。 • 程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器 人的机械动作。 • 示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人 动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。 • 数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对 机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。 • 感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的 动作。 • 适应控制型机器人：机器人能适应环境的变化，控制其自 身的行动。 • 学习控制型机器人：机器人能“体会”工作的经验，具有 一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。 • 智能机器人：以人工智能决定其行动的人
• 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解 决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出 了更高的要求。总之,劳动力过剩程度降低、 单个工人成本上升、对产品质量更高的要 求、国家对装备制造业的重视等变化改善 了机器人的使用环境,工业机器人及技术在 中国已逐步得到了政府和企业的重视。
80~90年代机器人的研究成果
• • • • • • • • • 1980年—研制成功中国第一台工业机器人样机。 1985年—中国第一台水下机器人（“海人一号”）首 航成功。 1986年—中国第一台水下机器人深海试验成功。 1988年—中国第一台中型水下机器人（“瑞康４号”） 投入使用。 1989年—水下机器人首次出口美国。 1990年—中国第一台工业机器人通用控制器研制成功。 1992年—国产ＡＧＶ第一次应用于柔性生产线。 1993年—中国唯一的机器人技术国家工程研究中心成 立。 1994年—中国第一台五自由度高压水切割机器人投入 使用。
• 大连理工大学副教授张永顺带领的团队正 在研制胶囊医疗微型机器人，并实现了机 器人在肠道内的垂直游动，实现在肠道内 进退自如，实施窥视、诊断，甚至施药、 取样，并且不会对肠胃造成损伤 ，减轻患 者痛苦，缩短康复时间，降低医疗费用。 • 今年7月3日，我国首台微创外科手术机器 人“妙手A”系统在天津大学举行的鉴定会 上成功的将一头小猪的胆囊摘除 ，填补了 国内空白，达到国际领先水平。
中国机器人的发展历程
第一章 机器人的感性认识
我国自主研制的仿人机器人在国际上 首次成功模仿人类的复杂动作
(国家“十五”重大科技成就展)
矫形外科机器人（北航）
来自百度文库 娃
瓦 力
电影《机器人总动员》
海宝
烹 饪 机 器 人
海宝
第一节 机器人的概念
• 在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确 的定义，机器人问世已有几十年，但对机器人的 定义仍然没有一个统一的意见。原因之一是机器 人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根 本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成 为一个难以回答的哲学问题。 • 国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。机器 人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一 种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协 会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的， 用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了 执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专 门系统。”
• 平方公里的优先开采权，为后人留下了一 份产业，实现了以技术换资源的目标。世 博展览的海洋石油981是当今我国最大的设 备之一，高130米，重3万吨，可以在3000 米水深领域作业，在海底还可以再往下钻 九千米 。在开采油气资源的同时，对于宣 示我国海洋主权具有特殊重要的意义。
• 在航空航天中的应用：信息、航空、航 在航空航天中的应用：
第二节 国际发展情况
• 美国 是机器人的诞生地，早在1962年就研制出 世界上第一台工业机器人“VERSTRAN”(意思是 万能搬运)，掀起了全世界对机器人和机器人研究 的热潮。 • 日本 被称为“机器人王国”。日本在60年代末 正处于经济高度发展时期，加之二战后，日本的 劳动力严重不足，日本政府在经济上采取了积极 的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，使机 器人行业得到大力发展。 • 英国、法国、德国、前苏联等国的机器人发展也 比较早。
• 我国已在“七五”计划中把机器人列人国 家重点科研规划内容，拨巨款在沈阳建立 了全国第一个机器人研究示范工程，全面 展开了机器人基础理论与基础元器件研究。 • 1985年，国家科学技术委员会开始组织实 施工业机器人“七五”计划，列入计划的 主要项目有：主机，包括点焊、弧焊、上 下料、喷漆等工业机器人；机器人关键元 部件技术。“七五”计划的完成使我国机 器人技术上了一个新台阶。
• • • • • • • • •
1994年—中国第一台1000米水下机器人（“探索者”） 海试成功。 1995年—中国第一台6000米水下机器人（“ＣＲ-０ １”）海试成功。 1995年—中国首台四自由度点焊机器人开发成功，第 一条点焊机器人生产线投入使用。 1995年—自主开发的机器人技术－ＡＧＶ技术出口韩 国。 1997年—具有自主版权的高性能机器人控制器小批量 生产。 1997年—自主开发的国内第一条机器人冲压自动化线 用于一汽大众生产线。 1998年—国内首台激光加工机器人开发成功。 1998年—国内首台浇注机器人用于生产。 1998年—中国机器人领域唯一一家通过了ＩＳＯ９０ ０１国际质量体系认证。
2、80年代的开发期
• 到80年代中期，技术革命的第三次浪潮冲击着全 世界，其中机器人技术起着先锋作用。 • 改革开放后，邀请的国外机器人专家到中国访问 和做学术报告，使当时的我国领导人和同行开始 认识到：机器人不仅能为我国的经济建设带来高 度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的 宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发 展做出卓越的贡献。 • 为了培养人才和加强国际学术交流，派人去国外 参加机器人年会和进行各种考察活动，积极促进 我国机器人技术的发展。
• 近几年来，随着经济的快速境长，特别是汽车业 的高速发展，我国每年新增的工业机器人台数以 及总拥有量都在快速增长。广泛采用工业机器人， 不仅可以有效提高产品质量，而且对保障人身安 全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生 产率、节约材料消耗以及降低生产成本都具有十 分重要的意义。 • 川崎机器人（天津）有限公司是由川崎重工业株 式会社100%投资，并于2006年8月正式在中国天 津经济技术开发区注册成立，主要负责川崎公司 生产的机器人在中国境内的销售、售后服务（产 业用机器人的保养、维护、维修等）、技术咨询 等相关工作。公司拥有丰富的部品在库能够为顾 客及时提供所需配件，并且公司内部有展示用喷 涂机器人、焊接机器人，以及试验用喷房能够为 顾客提供各种相关服务。