工業機器人發展的主要歷史事件如下:
1954年:美國G.C.Devol,發明可編程機器人,專利號2988237
1959年:美國行星公司制造第壹臺商用機器人
1960年:美國Unimation公司成立
1970年:Victor Sheinman驗證Starford Manipulator
1971年:日本工業機器人協會成立
1974年:美國Cincinnati Milaeron公司推出第壹臺小型機控制的機器人T3
1976年:Ralph Bolles發展了機器人編程語言AL
1978年:Unimation公司推出可用於裝配的通用機器人PUMA
1978年:日本,牧野洋發明SCARA裝配機器人
機器人學研究的主要事件有:
1954年:Denavit和Hartenberg(1954)提出用於表達空間桿件幾何關系的壹般方法,可用於解機器人正運動學
1962:Ernst(1962)和Boni(1962)分別研究帶觸覺和壓覺傳感器的機械手
1964:Uicker(1964)的博士論文研究了空間桿件的動力學
1968:Pieper(1968)的博士論文中用代數方法解逆運動學問題
1968:McCarthy(1968)在Stanford AI Lab研究帶攝像機、麥克風的機器人,能根據人的指令發現並抓取積木
1971:Kahn和Roth(1971)研究機器人的最少時間控制
1972:Paul(1972)研究關節空間軌跡規劃
1973:Bolles和Paul(1973)用裝有視覺和力覺的Stanford arm完成水泵裝配
1974:Bejezy(1974)研究機器人的動力學和計算力矩控制
1976:Bolles(1976)發展了機器人編程語言AL
1979:Paul(1979)研究了笛卡爾空間的軌跡規劃
1979:Lozano—Perez和Wesley(1979)研究機器人避障問題
1981:R.P.Paul(1981)出版第壹本機器人學課本,“Robot Manipulator:Mathematics,Programmings and Control”
這些事件的選擇標準是該項研究開創性的。但是,雖然1954,1964二事件是機器人運動學和動力學的基礎,但並不是專門為機器人學研究的。
1978年PUMA通用工業機器人的誕生可看作是工業機器人的成熟,直到現在,工業機器人的整個機械結構,驅動,控制結構,編程語言均和1978無本質差別。
1981年機器人學課本的出版標誌著該學科的成熟,Denavit和Hartenberg(1954),Pieper(1968),Paul(1972),Bolles(1976),Paul(1979)等人的研究對工業機器人的成熟作用巨大。
由於學科發展的主要驅動力是求新求深,進入八十年代,機器人學的發展主要向廣度和深度發展,主流也漸離工業背景。但由於機器人學是工程學科,太偏離實際肯定要受到制約,也即受到市場驅動力的制約,如那麽多的機器人控制和智能方面的研究,但無壹實用,這方面的研究肯定要萎縮。這幾年,機器人學界意識到這壹點(也即研究經費減少了),開始把註意力投向新的工程主題。基於行為的機器人學和生物機器人學將把機器人學推向新的發展時空。
2) 基於符號的機器人學的主要研究內容
參照K.S.Fu等(1988)的經典機器人學課本,傳統機器人學的研究內容為:
·運動學
·動力學
·軌跡規劃
·操作手控制(包括位置與力控制)
·機器人傳感器
·路徑規劃與任務規劃
以上內容均在笛卡爾空間對機器人或環境用符號進行描述(關節空間可映射至笛卡爾空間),然後實施規劃和控制,這部分機器人學稱之為基於符號的機器人學是恰當的。另外機器人路徑規劃和任務規劃是與基於符號的人工智能特別相關的部分,這部分內容也稱之為智能機器人學或基於人工智能的機器人學,基於符號的人工智能引起的危機自然也是它的危機。
進入十年代後,機器人學向深度和廣度發展的研究有:
·多機器人系統的運行學、動力學、運動軌劃、控制和協調等問題
·冗余度機器人的運動學、動力學、運動規劃和控制問題
·彈性機器人的運行學、動力學、運動規劃和控制問題
·復雜環境中機器人的基於多傳感器的信息處理與任務實現問題
向廣度發展的研究為:
·移動機器人的結構、傳感器、控制與任務規劃等
爬行,步行,飛行,水下,輪式,履帶式等等能移動的機器人均是移動機器人,夠成非常豐富的研究內容,由於機器人在工作空間中移動,首要問題即是避障與導航。由於移動機器人需要具有在動態環境中的自主運動和作業的能力,另壹術語自主機器人也主要指移動機器人。
由於移動機器人的工作環境(動態的,不確定的)與工業機器人的工作環境(結構化的)完全不同,也就需要新的理論,正是這方面的工程需要誕生了基於行為的機器人學及向生物機器人學的發展。
3)什麽是基於行為的機器人學?
基於行為的機器人學反對抽象的定義,因此采用場景化、具體化的解釋更適合該領域的哲學思想,下列表是基於行為的機器人學和基於符號的機器人學在各方面的比較。