工業(yè)機(jī)器人，實(shí)際上只是一種叫法而已，嚴(yán)格來(lái)講，和“人”相隔十萬(wàn)八千里，說(shuō)是“手”還差不多，就是一種模仿人手的機(jī)械臂而已，應(yīng)該要叫做”工業(yè)機(jī)械手“才是正確的。

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人的手臂有7個(gè)自由度，可以滿足生活和工作中的扭捏，抓取，傳遞，提升，下放等動(dòng)作，因?yàn)橛徐`活的手臂和機(jī)靈的大腦，所以人類能在動(dòng)手方面超過(guò)了其他動(dòng)物，成為萬(wàn)物之首。從早期的打獵，種養(yǎng)，到后來(lái)的手工業(yè)和社會(huì)化分工生產(chǎn)，幾乎都是靠人手來(lái)完成的，證明了人手是“上帝”賦給人類最重要的執(zhí)行裝置，能勝任這個(gè)世界上幾乎任何復(fù)雜性的工作。

但是工業(yè)生產(chǎn)這種工作，的確是太累人了，工人對(duì)于這種重復(fù)性的動(dòng)作很反感，因?yàn)榭菰餆o(wú)味，肌肉酸痛，如果不是為了養(yǎng)生糊口，還真沒(méi)有人愿意在工廠里邊上班。隨著物質(zhì)生產(chǎn)的豐富和社會(huì)生活改善進(jìn)步，愿意從事重復(fù)性工作的人越來(lái)越少，企業(yè)出現(xiàn)了“用工荒”，老板只好讓工程師們想辦法設(shè)計(jì)出自動(dòng)化水平高點(diǎn)的設(shè)備來(lái)替代工人，簡(jiǎn)單的變形，加熱，加壓，壓膜等工藝傳統(tǒng)的機(jī)器可以完成了，但是對(duì)于一些裝配，堆垛，噴涂，打磨等工藝，靠以往的機(jī)器設(shè)備是滿足不了要求的，所以工程師們模仿人手來(lái)設(shè)計(jì)了一種可以控制的機(jī)械手臂，就是工業(yè)機(jī)械手，也被普通人叫成工業(yè)機(jī)器人。

自由度，是機(jī)構(gòu)在工作運(yùn)動(dòng)時(shí)候能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，上邊說(shuō)到了，人手有7個(gè)自由度，機(jī)械手要模仿人，理論上也應(yīng)該需要有7個(gè)自由度。自由在工業(yè)控制上也稱為“軸”，可以簡(jiǎn)單理解成一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)控制系統(tǒng)，不同的軸需要有不同的電機(jī)和控制系統(tǒng)。幾個(gè)軸之間可以單獨(dú)獨(dú)立行動(dòng)，也可以互相聯(lián)合起來(lái)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)快點(diǎn)，一個(gè)慢點(diǎn)。

因?yàn)榭紤]到成本問(wèn)題，大部分機(jī)械手的自由度，都在4-6個(gè)左右，實(shí)際上除了站著不動(dòng)擰鑰匙這類動(dòng)作需要7個(gè)自由度外，其他場(chǎng)合只要6個(gè)就絕對(duì)可以滿足生產(chǎn)要求了，自由度多了，意味著機(jī)械手靈活程度高，能勝任復(fù)雜的生產(chǎn)要求，但是多了也會(huì)增加了成本，造成沒(méi)有必要的浪費(fèi)，而且對(duì)剛性要求高，上帝也只給我們7個(gè)自由度而已，太多了，一不留神就摔倒骨折了，“多手多腳”反而不是什么好事情，合適的才是最理想的。

從控制上來(lái)看，機(jī)械手和傳統(tǒng)的多軸加工中心系統(tǒng)本質(zhì)并沒(méi)有太大的差異，基本上都是位置定位和同步控制而已，可以通過(guò)類似G代碼這些指令來(lái)讓現(xiàn)場(chǎng)的加工城市編寫機(jī)械手的工作軌跡，也就是說(shuō)這種所謂的機(jī)器人，還是非常低端的控制系統(tǒng)，因?yàn)樗x人的智能是相差很遠(yuǎn)的，依然是一些簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算而已。

當(dāng)然，因?yàn)楣ぷ黝l繁，面對(duì)的都是惡劣的環(huán)境，所以對(duì)工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求比較高，定位精度當(dāng)然需要精準(zhǔn)，而且可靠性要好，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人，大概只占有了2成市場(chǎng)，絕大多數(shù)還是靠進(jìn)口，而且核心的減速機(jī)構(gòu)，高端伺服電機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)，還是洋人的東西。

“Smarticle”小型機(jī)器人有何用途？

無(wú)論機(jī)器人被用于什么目的，機(jī)器人的構(gòu)建通常涉及相同類型的組件。機(jī)器人需要諸如電機(jī)、執(zhí)行器，機(jī)身部分和輪子之類的東西。佐治亞理工學(xué)院的研究人員使用稱為“smarticle”的小型機(jī)器人創(chuàng)造了一個(gè)更大的機(jī)器人。Smarticles是智能活性粒子的縮寫。

Smarticle設(shè)計(jì)只用于一件事，拍打它們的“兩只手臂”。當(dāng)它們中的五個(gè)連接在一起時(shí)，它們可以互相推動(dòng)并形成一種可以自行移動(dòng)的supersmarticle。科學(xué)家表示，他們可以增加光線或聲音傳感器，讓supersmarticle能夠響應(yīng)刺激而移動(dòng)。

該團(tuán)隊(duì)表示，可以很好地控制所得到的機(jī)器人以在迷宮中導(dǎo)航。該團(tuán)隊(duì)表示，一組smarticles的緊急行為可能會(huì)改變機(jī)器人的形狀。研究人員表示，這些機(jī)器人“非常原始”，其行為主要受物理定律的支配。該團(tuán)隊(duì)無(wú)意對(duì)機(jī)器人或傳感和計(jì)算硬件進(jìn)行復(fù)雜的控制。該團(tuán)隊(duì)表示，由于機(jī)器人缺乏傳統(tǒng)控制所需的計(jì)算和傳感，因此它們必須依靠力學(xué)和物理學(xué)。

該項(xiàng)目得到了美國(guó)陸軍研究辦公室和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持。研究人員使用3D打印機(jī)來(lái)創(chuàng)建smarticles的較小組件，其由電池供電。 smarticles具有電機(jī)，簡(jiǎn)單的傳感器和有限的計(jì)算能力。它們只能在與環(huán)圈包圍的其他設(shè)備交互時(shí)才能改變方向。

該團(tuán)隊(duì)在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)smarticles中的電池電量耗盡，那么supersmarticle將開(kāi)始向停滯的機(jī)器人方向移動(dòng)。該團(tuán)隊(duì)有未來(lái)的工作計(jì)劃，包括使用簡(jiǎn)單傳感和移動(dòng)功能的更復(fù)雜的交互。美國(guó)陸軍對(duì)此很感興趣，因?yàn)樗锌赡軐?dǎo)致可以改變形狀的新機(jī)器人系統(tǒng)。