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人工智能的發(fā)展歷史
人工智能的發(fā)展歷史
何為人工智能,，我們通俗的稱它為機(jī)器人,，那么機(jī)器人又是什么呢,，下面來詳細(xì)介紹,。
1 機(jī)器人概述
在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化,、自動(dòng)化已成為突出的主題,。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決,。但在機(jī)械工業(yè)中，加工,、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的,。機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法；程控機(jī)床,、數(shù)控機(jī)床,、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外,，還有大量的裝卸,、搬運(yùn)、裝配等作業(yè),，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ),。“工業(yè)機(jī)器人”（Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動(dòng)抓取,、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）,。機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能,，工作程序固定的自動(dòng)化裝置,。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉,、維修容易的優(yōu)勢(shì),，但功能較少，適應(yīng)性較差,。目前我國常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱為機(jī)器人,，而把工業(yè)機(jī)械人稱為通用機(jī)器人。簡(jiǎn)而言之,，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手,，把工件由某個(gè)地方移向的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工,。
機(jī)器人一般分為三類,。di一類是不需要人工操作的通用機(jī)器人，也即本文所研究的對(duì)象,。它是一種獨(dú)立的,、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序,，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作,。它是除具備普通機(jī)械的物理性能之外，還具備通用機(jī)械,、記憶智能的三元機(jī)械,。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)（Manipulator）,。它起源于原子,、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè),，后來發(fā)展到用無線電訊號(hào)操作機(jī)器人來進(jìn)行探測(cè)月球等,。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機(jī)器人,，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上,，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)器人在國外通常被稱之為“Mechanical Hand”,，它是為主機(jī)服務(wù)的,，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)。除少數(shù)外,，工作程序一般是固定的,，因此是的。機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型,，其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)緊湊,，所占空間體積小,，相對(duì)工作空間大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物等這樣一些特點(diǎn),，成為機(jī)器人中使用多的一種結(jié)構(gòu)形式,，世界一些機(jī)器人的本體部分都采用這種機(jī)構(gòu)形式的機(jī)器人。要機(jī)器人像人一樣拿取東西,，簡(jiǎn)單的基本條件是要有一套類似于指,、腕、臂,、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu),；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng),。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能,。一般而言，機(jī)器人通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu),、驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成,。對(duì)于現(xiàn)代智能機(jī)器人而言，還具有智能系統(tǒng),，主要是感覺裝置,、視覺裝置和語言識(shí)別裝置等。目前研究主要集中在賦予機(jī)器人“眼睛”,，使它能識(shí)別物體和躲避障礙物,，以及機(jī)器人的觸覺裝置。機(jī)器人的這些組成部分并不是各自獨(dú)立的,，或者說并不是簡(jiǎn)單的疊加在一起,，從而構(gòu)成一個(gè)機(jī)器人的。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人所期望實(shí)現(xiàn)的功能,，機(jī)器人的各部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、相互影響和相互制約,。
機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)組成,。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成,，由驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力,，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng),。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)器人各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力,，傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿足機(jī)器人各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機(jī)器人分為機(jī)械系統(tǒng),、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分,。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulator),，相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。
2 機(jī)器人的歷史,、現(xiàn)狀
機(jī)器人首先是從美國開始研制的,。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出di一臺(tái)機(jī)器人。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂,，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu),，控制系統(tǒng)是示教型的。
日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展快,、應(yīng)用多的國家,。自1969年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究,。
隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,，性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展很多,。工業(yè)機(jī)器人會(huì)議ISIR決定每年召開一次會(huì)議,，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問題。
目前,，工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸,、搬運(yùn)、焊接,、鑄鍛和熱處理等方面,，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,。使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作的,，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵,、高溫,、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境,。在國外機(jī)械制造業(yè)中,，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快,。目前主要應(yīng)用于機(jī)床,、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊,、噴漆等作業(yè),，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力,，不能應(yīng)付外界的變化,。如發(fā)生某些偏離時(shí),，就將引起零部件甚至機(jī)器人本身的損壞。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,，針對(duì)于上述各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對(duì)系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求,。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和多品種,、小批量的生產(chǎn)過程,。計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車間中的其它自動(dòng)化設(shè)備集成在一起。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平,，要求機(jī)器人系統(tǒng)具有開放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力,。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的控制器,，一般采用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī),，使用機(jī)器人語言作為離線編程工具，采用微處理器,，并將控制算法固化在EPROM中,，這種系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。修改封閉系統(tǒng)的代價(jià)是非常昂貴的,，如果不進(jìn)行重新設(shè)計(jì),，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。解決這些問題的根本辦法是研究和使用具有開放結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng),。
美國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
（1）1963-1967年為試驗(yàn)定型階段。1963-1966年,， 自動(dòng)化公司制造的工業(yè)機(jī)器人供用戶做工藝試驗(yàn),。1967年，該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人定型為1900型,。
（2）1968-1970年為實(shí)際應(yīng)用階段,。這一時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人在美國進(jìn)入應(yīng)用階段,，例如,，美國通用汽車公司1968年訂購了68臺(tái)工業(yè)機(jī)器人；1969年該公司又自行研制出SAM新工業(yè)機(jī)器人,，并用21組成電焊小汽車車身的焊接自動(dòng)線；又如,，美國克萊斯勒汽車公司32條沖壓自動(dòng)線上的448臺(tái)沖床都用工業(yè)機(jī)器人傳遞工件,。
（3）1970年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。1970-1972年,，工業(yè)機(jī)器人處于技術(shù)發(fā)展階段,。1970年4月美國在伊利斯工學(xué)院研究所召開了di一屆全國工業(yè)機(jī)器人會(huì)議,。據(jù)當(dāng)時(shí)統(tǒng)計(jì)，美國大約200臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,，工作時(shí)間共達(dá)60萬小時(shí)以上,，與此同時(shí)，出現(xiàn)了所謂了機(jī)器人,，例如：森德斯蘭德公司（Sundstrand）發(fā)明了用小型計(jì)算機(jī)控制50臺(tái)機(jī)器人的系統(tǒng),。又如，自動(dòng)公司制成了由25臺(tái)機(jī)器人組成的汽車車輪生產(chǎn)自動(dòng)線,。麻省理工學(xué)院研制了具有有“手眼”系統(tǒng)的高識(shí)別能力微型機(jī)器人,。
其他國家，如日本,、蘇聯(lián),、西歐，大多是從1967,，1968年開始以美國的“Versatran”和“Unimate”型機(jī)器人為藍(lán)本開始進(jìn)行研制的,。就日本來說，1967年,，日本豐田織機(jī)公司引進(jìn)美國的“Versatran”,川崎重工公司引進(jìn)“Unimate”,，并獲得迅速發(fā)展。通過引進(jìn)技術(shù),、仿制,、改造創(chuàng)新。很快研制出國產(chǎn)化機(jī)器人,，技術(shù)水平很快趕上美國并超過其他國家,。經(jīng)過大約10年的實(shí)用化時(shí)期以后，從1980年開始進(jìn)入廣泛的普及時(shí)代,。
我國雖然開始研制工業(yè)機(jī)器人僅比日本晚5-6年,，但是由于種種原因，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展比較慢,。目前我國已開始有計(jì)劃地從國外引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù),，通過引進(jìn)、仿制,、改造,、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)獲得快速的發(fā)展,。
3機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)
隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高,，機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作狀態(tài),，提高了生產(chǎn)效率,。就目前來看，總的來說現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：
a)提高運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度,，減少重量和占用空間,，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個(gè)機(jī)械模塊,、控制模塊,、檢測(cè)模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器人；
b)開發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類型的場(chǎng)合,，如開發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)用以保證精度,；開發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開發(fā)各類行走機(jī)器人,，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合,；
c)研制各類傳感器及檢測(cè)元器件，如,，觸覺,、視覺、聽覺,、味覺,、和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲得工作對(duì)象周圍的外界環(huán)境信息,、位置信息,、狀態(tài)信息以完成模式識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè),。并采用專家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解,、動(dòng)作規(guī)劃，同時(shí),，越來越多的系統(tǒng)采用微機(jī)進(jìn)行控制,。
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