中國機器人的發(fā)展歷程

關(guān)于中國機器人的發(fā)展歷程第一章機器人的感性認(rèn)識我國自主研制的仿人機器人在國際上首次成功模仿人類的復(fù)雜動作(國家“十五”重大科技成就展)第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天矯形外科機器人（北航）第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天電影《機器人總動員》伊娃瓦力第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天海寶山西館唐明皇和楊貴妃

海寶烹飪機器人

小提琴機器人鬧鬧機器人第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)機器人的概念在科技界，科學(xué)家會給每一個科技術(shù)語一個明確的定義，機器人問世已有幾十年，但對機器人的定義仍然沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機器人還在發(fā)展，新的機型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學(xué)問題。國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”

第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天我國科學(xué)家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。”簡而言之，機器人就是一種自動執(zhí)行工作的機械裝置。它是整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的一種產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天操作型機器人：能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。程控型機器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。示教再現(xiàn)型機器人：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復(fù)進行作業(yè)。數(shù)控型機器人：不必使機器人動作，通過數(shù)值、語言等對機器人進行示教，機器人根據(jù)示教后的信息進行作業(yè)。感覺控制型機器人：利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。適應(yīng)控制型機器人：機器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動。學(xué)習(xí)控制型機器人：機器人能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗用于工作中。智能機器人：以人工智能決定其行動的人第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)國際發(fā)展情況美國是機器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人“VERSTRAN”(意思是萬能搬運)，掀起了全世界對機器人和機器人研究的熱潮。日本被稱為“機器人王國”。日本在60年代末正處于經(jīng)濟高度發(fā)展時期，加之二戰(zhàn)后，日本的勞動力嚴(yán)重不足，日本政府在經(jīng)濟上采取了積極的扶植政策，鼓勵發(fā)展和推廣應(yīng)用機器人，使機器人行業(yè)得到大力發(fā)展。英國、法國、德國、前蘇聯(lián)等國的機器人發(fā)展也比較早。第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第二章機器人在中國的發(fā)展史魯班制造的木鳥是中國最早的機器人雛形。據(jù)史料載，春秋后期，制造達人魯班曾惹老母生氣，魯母因此不進茶飯，讓魯班很是著急。為了哄母親開心，魯班廢寢忘食，花費了兩天時間，用木材制造了一只大鳥?！赌印防锓Q：“成而飛之，三日不下。”說的就是，木鳥上天后，飛了三天三夜都沒落地。第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)國內(nèi)發(fā)展情況

我國工業(yè)機器人起步較晚，始于20世紀(jì)70年代初，經(jīng)過近40年的發(fā)展，大致可分為三個階段：1、70年代的萌芽期2、80年代的開發(fā)期3、90年代后的實用化期第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1、中國機器人起步相對晚的原因：歷史背景：新中國剛成立不久，連年的戰(zhàn)爭使得當(dāng)時的經(jīng)濟比較落后。有人認(rèn)為：機器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機器人不一定符合我國國情。政府對此關(guān)注的力度和資金的投入不夠。當(dāng)時根據(jù)生產(chǎn)需要自行設(shè)計制造的機械手，大部分用于上下料。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、80年代的開發(fā)期到80年代中期，技術(shù)革命的第三次浪潮沖擊著全世界，其中機器人技術(shù)起著先鋒作用。改革開放后，邀請的國外機器人專家到中國訪問和做學(xué)術(shù)報告，使當(dāng)時的我國領(lǐng)導(dǎo)人和同行開始認(rèn)識到：機器人不僅能為我國的經(jīng)濟建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟效益，而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻。為了培養(yǎng)人才和加強國際學(xué)術(shù)交流，派人去國外參加機器人年會和進行各種考察活動，積極促進我國機器人技術(shù)的發(fā)展。第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天我國已在“七五”計劃中把機器人列人國家重點科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽建立了全國第一個機器人研究示范工程，全面展開了機器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。1985年，國家科學(xué)技術(shù)委員會開始組織實施工業(yè)機器人“七五”計劃，列入計劃的主要項目有：主機，包括點焊、弧焊、上下料、噴漆等工業(yè)機器人；機器人關(guān)鍵元部件技術(shù)?！捌呶濉庇媱澋耐瓿墒刮覈鴻C器人技術(shù)上了一個新臺階。第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1986年，在鄧小平“發(fā)展高科技、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的指導(dǎo)思想下，我國實施了“高技術(shù)研究發(fā)展計劃”，這個計劃的實施,為我國本世紀(jì)初的經(jīng)濟發(fā)展、為形成高技術(shù)產(chǎn)業(yè),奠定比較先進的技術(shù)基礎(chǔ),造就一批新一代的高水平技術(shù)人才,為我國高技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。其中，智能機器人主題是863花園中的一朵奇葩，一枚碩果。1986年中共中央24號文件把智能機器人列為國家高技術(shù)發(fā)展計劃自動化領(lǐng)域兩個主題之一，研究目標(biāo)是跟蹤世界先進水平，工作內(nèi)容是圍繞特種機器人進行攻關(guān)。第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天文件明確規(guī)定了智能機器人主題的戰(zhàn)略目標(biāo)：開發(fā)在惡劣環(huán)下工作的移動機器人、水下無纜智能機器人和精密裝配機器人的目標(biāo)產(chǎn)品。1987年7月，成立了第一屆智能機器人主題專家組，揭開了我國科技工作者在機器人高技術(shù)方面有目標(biāo)、有計劃、有組織的攻堅戰(zhàn)的序幕。第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3、90年代后的實用化期進入90年代，智能機器人主題在努力完成中共中央24號文件規(guī)定的任務(wù)基礎(chǔ)上，在國內(nèi)市場經(jīng)濟發(fā)展的推動下，及時對主攻方向做了調(diào)整和延伸，確定了特種機器人與工業(yè)機器人及其應(yīng)用工程并重、以應(yīng)用帶動關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，繼續(xù)開拓進取，實現(xiàn)了高技術(shù)發(fā)展與國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的密切連接，應(yīng)用機器人技術(shù)推動企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代，提升企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，為發(fā)展我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和躋身世界機器人技術(shù)先進行列做出了重大貢獻。第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天80~90年代機器人的研究成果1980年—研制成功中國第一臺工業(yè)機器人樣機。

1985年—中國第一臺水下機器人（“海人一號”）首航成功。

1986年—中國第一臺水下機器人深海試驗成功。

1988年—中國第一臺中型水下機器人（“瑞康４號”）投入使用。

1989年—水下機器人首次出口美國。

1990年—中國第一臺工業(yè)機器人通用控制器研制成功。

1992年—國產(chǎn)ＡＧＶ第一次應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。

1993年—中國唯一的機器人技術(shù)國家工程研究中心成立。

1994年—中國第一臺五自由度高壓水切割機器人投入使用。第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1994年—中國第一臺1000米水下機器人（“探索者”）海試成功。

1995年—中國第一臺6000米水下機器人（“ＣＲ-０１”）海試成功。

1995年—中國首臺四自由度點焊機器人開發(fā)成功，第一條點焊機器人生產(chǎn)線投入使用。

1995年—自主開發(fā)的機器人技術(shù)－ＡＧＶ技術(shù)出口韓國。

1997年—具有自主版權(quán)的高性能機器人控制器小批量生產(chǎn)。

1997年—自主開發(fā)的國內(nèi)第一條機器人沖壓自動化線用于一汽大眾生產(chǎn)線。

1998年—國內(nèi)首臺激光加工機器人開發(fā)成功。

1998年—國內(nèi)首臺澆注機器人用于生產(chǎn)。

1998年—中國機器人領(lǐng)域唯一一家通過了ＩＳＯ９００１國際質(zhì)量體系認(rèn)證。第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4、21世紀(jì)的新成果醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用：醫(yī)療機器人，是近五年來發(fā)展比較迅速的一個新的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)一些非常珍貴的生物需要手術(shù)時，尤其是精細的部位如：人的眼球、神經(jīng)、血管進行手術(shù)，對人腦的定位和鉆孔，對人的心臟瓣膜的手術(shù)和搭橋手術(shù)等都需要機器人來完成。醫(yī)生來做手術(shù)的不足是：大的手術(shù)時間長，人容易疲勞；人手操作的精度還是有限的。第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天大連理工大學(xué)副教授張永順帶領(lǐng)的團隊正在研制膠囊醫(yī)療微型機器人，并實現(xiàn)了機器人在腸道內(nèi)的垂直游動，實現(xiàn)在腸道內(nèi)進退自如，實施窺視、診斷，甚至施藥、取樣，并且不會對腸胃造成損傷，減輕患者痛苦，縮短康復(fù)時間，降低醫(yī)療費用。今年7月3日，我國首臺微創(chuàng)外科手術(shù)機器人“妙手A”系統(tǒng)在天津大學(xué)舉行的鑒定會上成功的將一頭小豬的膽囊摘除，填補了國內(nèi)空白，達到國際領(lǐng)先水平。第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天在制造業(yè)中的應(yīng)用：主要用于汽車及工程機械的噴涂及焊接。目前，由于機器人技術(shù)以及研發(fā)的落后，工業(yè)機器人還主要應(yīng)用在制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，近幾年國內(nèi)廠家所生產(chǎn)的工業(yè)機器人有超過一半是提供給汽車行業(yè)?？梢?，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國工業(yè)機器人增長的原動力之一。其中，焊接機器人在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。近年來，焊接機器人在大連華克、上海華克、上海龍馬神、南京新迪、長春佛吉亞、上海匯眾等零部件及配件生產(chǎn)企業(yè)也有著典型的應(yīng)用。第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天近幾年來，隨著經(jīng)濟的快速境長，特別是汽車業(yè)的高速發(fā)展，我國每年新增的工業(yè)機器人臺數(shù)以及總擁有量都在快速增長。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本都具有十分重要的意義。川崎機器人（天津）有限公司是由川崎重工業(yè)株式會社100%投資，并于2006年8月正式在中國天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)注冊成立，主要負責(zé)川崎公司生產(chǎn)的機器人在中國境內(nèi)的銷售、售后服務(wù)（產(chǎn)業(yè)用機器人的保養(yǎng)、維護、維修等）、技術(shù)咨詢等相關(guān)工作。公司擁有豐富的部品在庫能夠為顧客及時提供所需配件，并且公司內(nèi)部有展示用噴涂機器人、焊接機器人，以及試驗用噴房能夠為顧客提供各種相關(guān)服務(wù)。第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用：

21世紀(jì)是人類向海洋進軍的世紀(jì)。海洋資源是近幾年國際上激烈競爭的焦點之一，是各國重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。為進行海上石油開發(fā)、海洋科學(xué)研究、海底礦藏勘探開發(fā)、海底打撈救生以及軍事應(yīng)用，如偵察巡邏、掃雷、預(yù)警等，迫切需要進一步開發(fā)水下作業(yè)裝備。國際公海組織規(guī)定，對有能力進行深海勘探的國家將有優(yōu)先開采權(quán)。九五”期間，我國海洋局已利用本主題開發(fā)的6000m水下機器人，在太平洋上勘探了3O萬平方公里，并獲得了其中礦產(chǎn)資源最豐富的7.5萬

第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天平方公里的優(yōu)先開采權(quán)，為后人留下了一份產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)了以技術(shù)換資源的目標(biāo)。世博展覽的海洋石油981是當(dāng)今我國最大的設(shè)備之一，高130米，重3萬噸，可以在3000米水深領(lǐng)域作業(yè)，在海底還可以再往下鉆九千米。在開采油氣資源的同時，對于宣示我國海洋主權(quán)具有特殊重要的意義。第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天在航空航天中的應(yīng)用：信息、航空、航天，特別是國防工業(yè)對精密和超精密加工的需求是非常迫切的。如導(dǎo)彈、航空與航天器上使用的精密陀螺儀（精密陀螺儀轉(zhuǎn)子的偏心增加0.5ｕm，將引起100m的射程誤差和50m的軌道誤差），飛機和潛艇上使用的高精度葉片，空對空導(dǎo)彈上使用的紅外接收器非球面反射鏡，航天望遠鏡上使用的超精密鏡片等，無一不需要特殊的精密與超精密加工技術(shù)。同時，精密、超精密加工技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是一些高新技術(shù)和某些尖端科學(xué)賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第三章機遇與挑戰(zhàn)第一節(jié)需求分析我國目前正從勞動密集型向現(xiàn)代化制造業(yè)方向發(fā)展，振興制造業(yè)、實現(xiàn)工業(yè)化是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要任務(wù)。從制造業(yè)的發(fā)展歷程看，生產(chǎn)手段必然要經(jīng)歷機械化、自動化、智能化、信息化的變革。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步和勞動力成本的不斷上升，如何進一步提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、改善勞動條件已經(jīng)成為不少企業(yè)不得不考慮的問題。第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天作為制造業(yè)主力的農(nóng)民工也從早期的僅解決溫飽問題到現(xiàn)在對薪資和工作條件提出了更高的要求?？傊?勞動力過剩程度降低、單個工人成本上升、對產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求、國家對裝備制造業(yè)的重視等變化改善了機器人的使用環(huán)境,工業(yè)機器人及技術(shù)在中國已逐步得到了政府和企業(yè)的重視。第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天目前，世界工業(yè)機器人裝機總量已達到一百多萬臺，主要分布在日本、美國、德國等技術(shù)發(fā)達國家的制造業(yè)中。在中國現(xiàn)在已有3萬多臺工業(yè)機器人在運行使用，但與工業(yè)發(fā)達國家相比仍然有很大的差距。汽車業(yè)是工業(yè)機器人應(yīng)用大戶，從汽車制造業(yè)每萬名生產(chǎn)工人占有機器人的數(shù)量來看，日本1710臺、意大利1600臺，法國1120臺，西班牙950臺，美國770臺，英國610臺，瑞典630臺，而我國還不到90臺（汽車產(chǎn)業(yè)職工人數(shù)約為356萬，參見汽車工業(yè)協(xié)會2008年11月數(shù)據(jù)）。由此可見，我國汽車工業(yè)的工業(yè)機器人市場遠未飽和。僅我國汽車工業(yè)就存在一個龐大的工業(yè)機器人市場，如果考慮到我國整個制造業(yè)的需要，工業(yè)機器人市場則更加龐大。第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)面臨的問題目前我國從事機器人研究和應(yīng)用開發(fā)的主要是高校及有關(guān)科研院所等。沒有和企業(yè)有機地進行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機器人公司外，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人尚停留在高?；蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近10年來，進口機器人的價格大幅度降低，對我國工業(yè)機器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上根本無法與之競爭。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天我國基礎(chǔ)零部件制造能力差，無論從質(zhì)量、產(chǎn)品系列，還是批量化供給方面都與國外存在較大的差距，造成關(guān)鍵零部件長期依賴進口，影響了我國機器人的價格競爭力。中國的機器人還沒有形成自己的品牌，沒有形成較大的規(guī)模，缺乏市場的品牌認(rèn)知度，在機器人市場方面一直面臨國外機器人品牌的打壓，并逐步占領(lǐng)了中國市場。第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)發(fā)展趨勢“現(xiàn)在機器人行業(yè)的發(fā)展與30年前