工业机器人的新成果
1．开发用于自动化生产线上的机器人
⑴开发出接近人类手臂动作的产业机器人。
2005年11月30日～12月3日，在东京国际机器人展览会上，日本安川电机公司现场演示了两款新开发机器人“DA20”和“IA20”，它们能够从事此前由人类完成的某些操作。
DA20在仿造人类上半身的构造物上，配备了2个6轴驱动“双臂”机器人。上半身构造物本身也具有绕垂直轴旋转的关节。尺寸与“成年男性大体相同”。因此，可以直接设置在此前人类进行作业的场所。该公司机器人开发部部长小川雅宽说：“我们认为，如果为了导入机器人而必须改变工厂布局的话，就无法让客户接受”。另外，还设想用于根据不同情况分别使用作业人员及机器人的用途。由于实现了接近人类两臂的动作及构造，因此可以稳定地搬运工件。而且还可从事紧固螺母以及部件的组装和插入等作业。另外，与协调控制2个臂型机器人相比，设置面积更小。单臂负重能力为20公斤，双臂可最大搬运40公斤的工件。
IA20为再现人类肘部动作的臂型机器人。在产业机器人中“也许是全球首次”实现了7轴驱动，因此更加接近人类动作。“一般来说，人们普遍认为人类手臂具有7～8轴的关节”。此前的6轴机器人，如果以人而论，再现了手臂具有的3个关节，以及手腕具有的3个关节。而IA20则进一步增加了肘部具有的1个关节。这样一来，就可实现通过肘部折叠或伸出手臂的动作。研究人员说：“6轴机器人由于动作上的制约，胸部就成了‘死区’，而7轴机器人还可将胸部作为动作区域来使用”。另外还可实施绕开靠近机身的障碍物的动作。
DA20及IA20在关节部位均配备了新开发的伺服马达。该马达采用减速器及制动器为一体的设计。
⑵开发能提高涂装档次的新一代涂装机器人。
2005年7月，三菱重工公司，在富有涂装产品开发经验的阿耐思特岩田公司的协助下，开发成功新一代涂装机器人“MRP-5000”系列。研究人员说，使用这类机器人，不管进行涂装的产品具有什么样的尺寸及材质，均可实现高档涂装。三菱重工准备向市场投放大型机型“MRP-5100”和小型机型“MRP-5000”两种。它们的特点，是具有高档涂装必不可少的丰富控制功能。
新型机器人与原来的“喷涂枪搬运装置”不同，本身就具备涂装技术。比如，可配套使用在汽车等产品的高档涂装中，所必需的旋转式静电枪。所谓旋转式静电枪，就是为了使液状涂料形成微细喷雾状，而在喷涂枪内嵌装旋转杯的装置。利用在该喷涂枪喷出的涂料，与涂装对象之间产生的正、负静电来进行涂装。新型机器人具备丰富的控制功能，从旋转式静电枪的转数，到涂料喷出量均可调节，而且还内置有可对静电进行控制的静电控制器。
另外，只需输入所用涂料的信息，以及要求达到的膜压值，即可自动算出最佳的涂料喷出量及涂装速度，从而省去原来需要通过培训才能掌握操作要领和涂装范围的麻烦。而且，只要输入涂装的形状及起始位置等信息，还可自动生成针对整个涂装对象的涂装轨迹。
此外，其他特点包括：⑴具备环境变化适应功能，可根据温度、湿度等工作环境的变化选择涂装条件；⑵可根据涂料及用途的不同控制涂料流量，比如，基于高精度电空阀的流量控制和喷出量反馈控制，以及伺服齿轮泵控制等；⑶通过采用特殊的腕部构造，大大减少涂装过程中的缺陷，例如，因涂料软管与涂装对象接触，以及附着在软管上的涂料滴落等原因，而使涂装对象沾染污物；⑷可使用从原来的溶剂类涂料到水溶性涂料、粉状涂料等多种涂料。
2．开发用于电子产业的机器人
⑴研制出生产液晶显示器等产品的工业机器人。
2005年7月，韩国高科技协会，用极硬的碳纤维环氧合成物，制成体重很轻的工业机器人，可用来制造第5代液晶显示器。
这种机器人，需要在洁净的无人工作间作业，以免染上尘埃。制作机器人的新材料，属于环氧基材，主要用于航天工业，这种材料比通常的铝材料更硬更轻。
第5代液晶显示器，长1.25米、宽1.1米、厚0.7毫米。由于第5代液晶显示器极薄，所以原有的机器人难以操作生产它，于是研究人员研制了这个轻型机器人。 研究人员表示，这种新型机器人不仅可用来生产第5代液晶显示器，还可用于半导体、多媒体、医药化工、医院和食品公司等领域。
⑵研制出可用在微电机上的超微型机器人。
2005年9月16日，美国《每日空间》网站报道，在这个世界上“超码”这个词早已进入字典，很多东西正变得越来越小，如手机和笔记本电脑。英国达特茅斯的布鲁斯·唐纳德、乔安和爱德华·福利领导的研究小组，也追随了这个微型化趋势，他们研发出世界上最小的无系留、可控制机器人。
他们研发出的这种超微型机器人，体积非常小，其尺寸为宽60微米、长250微米(1微米是一毫米的千分之一)。大约200个这样的机器人，可以排成一排站在一块M&M巧克力的顶部。
唐纳德称，与此前的无系留、可控制微型机器人相比，这种微型机器人在长度上要小数十倍，而体积上要小数千倍。他还称，这种机器人是可控制的，这意味着它像一辆汽车，可以在任何地方控制它，并让它前往操纵者想去的方向。
这种超微机器人没有轮子，但它可以像尺蠖一样爬行，每秒种可以进行几万次10毫微米的移动。它通过伸出一只硅“足”来转弯，就像一辆汽车在一个急转弯处刹车一样。
这种机器人，未来可采用在微电机系统上，包括确保信息安全，如检查并维修一个集成电路；帮助网络认证和授权；探测危险的环境等。
唐纳德说，这种机器人整合了电力输出、移动、通讯和一个可控制管理系统，而此前没有一个微型机器人整合过这么多的系统。他认为，这个发明，展示了一个新一代的更小巧微型机器人。
⑶研制出运用3D打印技术进行自我复制的机器人。
2008年6月，英国《每日电讯报》报道，英国巴斯大学阿德里安·鲍耶博士主持，新西兰奥克兰研究人员参与的研究小组，在切尔滕纳姆科学节上，向来宾隆重介绍，他们研制的可打印三维物体机器人，其原型名为“RepRap”。同时，来宾还可同时见到这类机器人中的“父母”和“孩子”，这对许多参观者来说绝对是第一次。
随着机器人技术的不断进步，有些机器人正慢慢具有自我复制能力，但在很大程度上，它们仍需人类帮助制造它们的零部件。现在，鲍耶研究小组研制出一种可自我复制的机器人。此外，这种新一代机器人还将具备制造自己的神经系统和大脑的能力。
“RepRap”是复制快速原型机的英文缩写，它使用了一种被称之为“添加制造”的技术。RepRap的工作方式与打印机类似，但并不是在纸张上喷洒墨水，而是打印熔化的可生物降解塑料薄层，这些塑料层在凝固后形成一个三维物体。到目前为止，RepRap已具备制造门把手、凉鞋、挂衣钩等日常塑料用品的能力。
除此之外，它还可以复制打印出的所有三维零部件。零部件复制工作完毕后，新西兰奥克兰的RepRap研究小组成员维克·奥利弗，又对零部件进行安装，自此，一个新的RepRap便诞生了，在此之后，新RepRap又可以复制同样一套零部件，组装成另一个新的RepRap。
3D打印机用于商业，大约已有25年历史了，汽车制造商通常用它们制造汽车原型。在所需材料帮助下，RepRap成为第一个真正实现自我复制的3D打印机。
鲍耶表示，他们下一步的工作，是研制一种能够制造神经系统和大脑的机器人。他说：“下一代机器人将有能力制造电路，我们已通过实验证明它的可行性。我的一名学生添加的打印头便可以制造半导体。现在，发达国家的很多人，都在自己的家中开设了具有专业水平的印花厂、摄影实验室和CD压制厂，所有这些都可通过电脑完成。既然已经做到这一步，他们为什么不开设自己的桌上工厂呢？有了这家工厂，他们便可制造很多东西，无须再去商店购买。”
3．开发用于建筑业及户外作业的机器人
⑴发明可以建造整体房屋的机器人。
2005年5月，有关媒体报道，建筑业尽管产生了很多技术工具，如电锯、起重机、自动敲孔机等，但是建筑人员仍然需要切、抓、举、放并砌牢建筑材料，建筑过程仍然十分危险、缓慢而又浪费资源。一所典型的美国式房屋至少要耗时6个月才能建造完成，并会产生约4吨废料。美国科学家最近发明的可以建造整体房屋的机器人，有望改变这一现状，并可能引发建筑业的革命。
伴随着转轮发出的呼呼声，机器人的头部“吐出”一英寸高的黏性混凝土，然后逐层加高，此时，一个抹刀会将混凝土的表面抹平。机器人头部以每秒5英寸的速度移动，在24小时内可建造完成一所占地面积为2000平方英尺的房屋。
在美国南加利福尼亚大学一个阳光充足的实验室内，一个由机器人控制的喷嘴将带状混凝土吐到一块厚木板上。每2分14秒，喷嘴完成一个循环，混凝土层层增高，在没有任何人干预的情况下，一段长5英尺的墙体就这样拔地而起。
这种机器人的发明者工程学教授伯劳科·克霍斯尼维斯，称这个高8英尺，宽6英尺的机器人为“泥瓦匠”。如果一切顺利，年底以前，克霍斯尼维斯将使用一个比这个机器人更高级、身材更高大的另一个机器人，建造世界上第一所完全利用机器人建筑的房屋，而且在短短一天就可建造完成。克霍斯尼维斯相信，这种机器人将会引发建筑业的革命。
未来的建筑工地将出现这样的场景：在一个经过平整的地面上，建筑工人在将要建造的建筑物的位置以外数英尺的地方铺设两条铁轨。一个由电脑控制的机器人将接管建筑工作。一架拥有悬挂喷嘴和物品安装臂的起重机将沿两条铁轨滑动。喷嘴喷出层状混凝土，建造中空墙，然后再用另外的混凝土填塞墙壁空隙。安装臂将输电线路、钢筋、管道系统以及通风管插入墙壁中的暗槽里。随着建筑物不断增高再将各个截面焊接卯合在一起。然后安放臂将梁置放于建造好的墙壁之上，形成地板和屋顶。最后人们把门和窗户安装好，一座楼房就建成了。
克霍斯尼维斯说：“可将它安装在一个工地建造一座房屋或一整排房屋。”他甚至还设计了一种会攀爬的机器人，可以利用它建造摩天大楼。
这种机器人建房的构想的确很有创意，但是房屋需要的不仅仅是好的工程设计。如果设计的房子只像一座混凝土碉堡，而不具有优雅美观的外形，就不会受到人们的喜欢。克霍斯尼维斯指出，外部在用抹刀抹平后可以随后再使用一种滚动模具在墙上压出各种图案。建筑物内部可使用彩色喷墨技术或用墙纸进行美化。
这种机器建筑师原型机，目前在美国航空航天局马歇尔太空飞行中心内接受实验，工程人员将通过实验，弄清是否可以使用这项技术，在月球上利用月球表面的尘土建造房屋。
可是，在地球上，那些建筑工人在突然之间失去工作后将如何维持生计呢？克霍斯尼维斯说：“以前就有人想到了这一点。汽车诞生的时候，人们曾说，这对那些马车司机会意味着什么呢？但是新的技术在给社会带来变革时，产生的更多的是积极影响。在这一点上两者是一致的。”
⑵研制出适于户外作业受伤后可自行调整的机器人。
2006年11月，美国康奈尔大学的一个研究小组，在《科学》杂志上报告说，他们研制的这款4条腿的智能机器人，全身每个连接处都装有倾斜度传感器和角度传感器，通过传感器读数生成机器人结构和运动的计算机模型。
一旦机器人身体某处受伤，传感器的读数发生变化，机器人就能迅速感知，变换生成新的计算机模型，然后在其指导下继续前进。研究人员在试验中将机器人的一条腿缩短，瘸腿的机器人，立即通过创建新模型调整了自己的步态。
与目前大多靠事先编程工作的机器人相比，新款机器人能通过分析自己零部件的情况，生成特定计算机模型，并发出相应的行动指令，灵活性大大增强。
研发人员指出，目前大多数机器人用于工业用途，作业环境变化不大，但户外作业的机器人或家用机器人，就需要随机应变，处理各种突发情况。新款机器人可适应户外作业的需要。
4．开发用于畜牧业的机器人
研制出装有激光制导手臂的挤牛奶机器人。
2005年12月，有关媒体报道，澳大利亚研究人员，在欧洲牛奶场已有机器人的基础上，安装了一个激光制导手臂，使其能够自动地把挤奶杯套住奶牛的每个奶头。这样，挤奶工人可以更轻松地完成工作任务。
这种经过改良的挤牛奶机器人，使用激光制导来确定奶头的位置，并通过计算机记录奶牛奶头的配置参数为下一次挤奶提供参考，并将监控每头奶牛需要挤奶的频率、时间、奶牛的进食的数量，以及奶牛每次挤奶的数量等数据。研究人员表示，奶牛温顺的天性，使它们很快就能适应这种机器人。
该机器人是澳大利亚“未来牛奶场”项目的一部分，是由澳大利亚新南威尔士政府、悉尼大学以及澳大利亚乳业工业组织共同支持开发的，主要目的是为了改善牛奶场工人的工作质量和提高牛奶场的产量，使用这套系统能够增加牛奶场每公顷的产出，并大幅减少牛奶场工人的劳动时间。
摘自张明龙、张琼妮《国外电子信息领域的创新进展》知识产权出版社2013年版，第389～394页。
