工业机器人和智能机器人是如何发明的?

工业机器人和智能机器人在本质和运作方式上存在显著差异。工业机器人主要为了大规模生产加工而产生,其核心目的是提高生产效率并实现自动化。在汽车生产车间、各类机械厂、车床厂、零件厂以及富士康等大型PCB板生产企业中,工业机器人不可或缺。它们的特点是无需复杂通信,只需像生产线上的操作工一样,专注于完成指定的重复性任务。相比之下,智能机器人的建立则高度依赖高速通信网络。

关于智能机器人的历史,由于其概念较为宽泛,我们可以从广义角度来梳理其发展脉络。智能机器人的基础离不开人工智能技术的演进。1946年,世界上第一台通用计算机ENIAC诞生,为后续发展奠定基础。1950年,图灵测试提出,这是人工智能哲学领域的第一个重要提案。1956年,第一次人工智能研讨会召开,正式提出了“人工智能”这一概念。随后,从1966年至1972年,首台移动人工智能机器人Shakey问世。1964年,研发出了第一个能按固定套路聊天的机器人ELIZA,而DENDRAL专家系统则在1965年具备了分析实验数据的能力。

要理解机器人的发展史,得先厘清基本概念。机器人并非一定要长得像人,那只是科幻作品的刻板印象。从广义上讲,凡是能替代人类从事特定工作的机器设备都可以称为机器人。虽然做成人类形态在认知上更直观,但这并不影响其核心功能。所谓智能机器人,是指那些具备识别、语音交互甚至判断推理能力,能够主动工作的机器设备。因此,广义的机器人包括任何具备动力、能自动或半自动工作的设备,而智能机器人则是这一范畴中不仅能自动运行,更能主动响应的高级版本。

1978年是工业机器人发展的重要年份。美国的Unimation公司推出了通用工业机器人PUMA,并应用于通用汽车的装配线,这标志着工业机器人技术已完全成熟,至今仍在许多工厂一线工作,甚至被高校作为教学工具。同年,日本山梨大学的牧野洋发明了世界上第一台SCARA(选择顺应性装配机器手臂)工业机器人。次年,日本不二越株式会社也研制出了第一台电机驱动的机器人。在中国,上海交通大学机器人研究所于1985年完成了“上海一号”弧焊机器人的研究,这是中国自主研制的第一台6自由度关节机器人。

智能机器人的发展历程中,自然语言理解和专家系统是关键里程碑。1970年,SHRDLU系统被研发出来,它能够正确地理解语言。1976年,MYCIN专家系统能够诊断传染性血液病患。到了1984年,Cyc项目建立了巨型知识库。随着时间的推移,智能系统在复杂任务中表现愈发出色:1997年,深蓝(Deep Blue)战胜了国际象棋世界冠军;2011年,沃森在智力问答节目中击败两位人类冠军;2016年,AlphaGo以4:1击败世界围棋冠军李世石;2017年,拥有公民身份证的机器人索菲亚诞生。2019年,波士顿动力通过出售四足机器人Spot迈出了商用的重要一步。若你对狭义的智能机器人感兴趣,波士顿动力的发展历程会是很好的参考。

进入20世纪70年代,工业机器人技术取得了显著突破。1973年,德国库卡公司(KUKA)将早期的Unimate机器人进行研发改造,推出了世界上第一台机电驱动的6轴工业机器人,并将其命名为Famulus。紧接着在1974年,瑞典通用电机公司(即后来的ABB公司前身)开发了世界上第一台全电力驱动、由微处理器控制的工业机器人IRB-6。IRB-6采用仿人化设计,手臂动作模仿人类,拥有6公斤载荷和5个自由度。其S1控制器是首个使用英特尔8位微处理器的设备,内存为16KB,配有16个数字I/O接口,可通过16个按键编程,并具备四位数的LED显示屏。

回顾工业机器人的诞生,关键在于1954年。那一年,乔治·德沃尔申请了一项关于“可编辑关节式转移物料装置”的专利,并随后与约瑟夫·恩格尔伯格合作,成立了全球第一家机器人公司Unimation。到了1959年,该公司研制出了世界上第一台工业机器人Unimate,并于1961年将其成功应用于汽车生产线,主要任务是将铸件中的零件取出。Unimation这个名字源于Universal和Automation的组合,德沃尔和恩格尔伯格也因此被尊称为“工业机器人之父”。

智能机器人需要密集且高速的数据通信支持,内置各路传感器芯片,使其能够根据环境变化和对手情况实时调整策略。它们能够迅速做出判断并针对性地采取措施。例如,阿尔法狗(AlphaGo)就能根据对手的不同下棋情况动态调整策略。如果没有通信行业作为铺垫,智能机器人的发展将难以持续。在5G时代来临之前,关于生化危机等科幻场景的讨论还为时过早。同样,无人驾驶技术虽然已具备实现条件,但由于真正上路后缺乏足够的信号灯和信息传递终端支持,其大规模应用不得不无限期后延。科技公司应脚踏实地,而非盲目追逐风口,相信在未来我们终将体验到真正的无人驾驶。