优思学院｜工业4.0：世界上首个工业机器人诞生于50年前

五十年前，德国机床制造商库卡（KUKA）推出了FAMULUS工业机器人，这不仅是现代工业机器人发展史上的一个重要里程碑，也为后来的技术革新铺平了道路。1973年，世界见证了一种拥有六轴的多关节臂动力学设计的机器人——FAMULUS，这种设计至今已成为工业机器人中最常见的类型。

在现代工业机器人诞生之前，早期的机械装置，如日本的机械娃娃和欧洲发明家如Jaquet Droz创造的自动机械人，尽管这些初期尝试往往笨重且主要作为奇观展出，有些如机械土耳其人甚至涉嫌欺诈，里面藏有真人。

“机器人”一词源自捷克语，意为“奴隶劳动”。1920年，捷克作家卡雷尔·恰佩克（Karel Čapek）在一篇科幻故事中使用了这个术语，描述了人工创造的生物仆人。这一概念后来被著名作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）推广开来。

第一代类似现代工业机器人的机器人在1960年代于美国出现，由电力驱动。1963年，加利福尼亚的Rancho Los Amigos医院开发了Rancho Arm，MIT在1968年也开发了自己的机械臂，被称为触手臂，而斯坦福大学则在1969年创造了斯坦福臂。尽管这些机器人令人着迷，但它们的实际应用非常有限。

Unimate是第一个在工业环境中广泛使用的机器人。1954年，肯塔基的乔治·德沃尔（George Devol）以一种程序化的物品转移机器人获得了专利，Unimate是一个由计算机控制的液压驱动机械臂。尽管它与现代机器人不太相似，但它在提高工人安全方面发挥了重要作用。1961年，Unimate在新泽西州通用汽车的Inland Fisher Guide工厂的装配线上开始工作。尽管取得了成功，但Unimation公司面临挑战，直到1975年才开始盈利。最终，它在1984年被西屋电气公司收购，并后来成为瑞士公司Stäubli的一部分。

1970年左右，欧洲，尤其是德国在工业数字技术方面超越了美国。ABB和库卡都开始开发自己的机器人。库卡，成立于1898年，决定追求多关节臂设计。1973年，库卡推出了具有六轴的KUKA FAMULUS，这种设计成为了工业机器人中最普遍的运动配置。FAMULUS因其广泛的运动范围和灵活性而取得成功，确立了库卡作为一个突出的机器人公司的地位。

跟随库卡的脚步，许多其他公司也采用了多关节臂设计。1974年，ASEA（现ABB）推出了配备内部微处理器的IRB6机器人。Yaskawa Denki和FANUC也在同年开始在日本生产机器人。美国稍微慢了一些，Unimation在1978年推出了它的多关节臂机器人PUMA。通用电气、通用汽车（与FANUC合作）、Automatix和Adept Technology等公司也涉足工业机器人生产。然而，只有少数幸存下来，今天，日本和欧洲是工业机器人制造的主要中心。

随着时间的推移，传统的多关节臂旁边出现了新的运动设计。SCARA（选择性顺从装配机器人臂）由日本山梨大学的Hiroshi Makino教授在1978年创造，它具有四个轴，由于其紧凑性和负担得起的成本，特别适合于拾取和放置任务。

另一个值得注意的运动设计是Delta机器人，由瑞士洛桑联邦理工学院的Reymond Clavel教授在1987年获得专利。Delta机器人的所有执行器都位于基座上，拥有细长的臂，使其能够进行高速操作，非常适合于拾取和放置应用。

近年来，工业机器人领域的重点已从硬件转向软件。自2000年左右以来，软件变得越来越重要，因为机器人整合了更好的传感器来感知周围环境。人们致力于开发智能软件来利用这些数据。引入了协作机器人（cobots），允许人类与机器人一起工作，无需安全笼。这是通过使用智能软件和利用低功率机器人实现的，这些机器人对人类的风险最小。

工业机器人领域面临着持续的挑战，如开发能够处理不同形状和属性物品的抓取机制。机器人和人类之间平稳转移物体仍然是一个需要改进的领域。从长远来看，人工智能可能使机器人能够在没有明确编程的情况下识别任务，使它们更加适应性强和多功能。

总的来说，库卡在1973年推出的FAMULUS机器人标志着现代工业机器人发展的一个重要里程碑。其多关节臂设计成为了工业机器人的标准配置，并为该领域的进一步发展铺平了道路。从那时起，机器人变得越来越复杂，整合了先进的传感器、智能软件和协作能力。随着技术的持续发展，工业机器人的未来充满了更大的发展潜力。工业4.0和精益管理的结合不仅能够提高生产效率和质量，还能使企业更加灵活地应对市场变化，实现可持续发展。