第一传奇：第一台工业机器人的控制系统发明人

寂静回声

一说到史上第一台工业机器人Unimate，人们常会提到"机器人之父"的约瑟夫·恩格尔伯格（Joseph Engelberger）。

却有意无意忽略到发明家乔治·德沃尔（George Devol）的巨大功勋，是德沃尔和恩格尔伯格共同发明了世界上第一台工业机器人，命名为Unimate（尤尼梅特），意思是“万能自动”。
恩格尔伯格负责设计机器人的“手”、“脚”、“身体”，即机器人的机械部分和完成操作部分；
由德沃尔设计机器人的“头脑”、“神经系统”、“肌肉系统”，即机器人的控制装置和驱动装置。
美国国家发明家名人堂评价道：“德沃尔为第一款采用数字操作的可编程机械臂申请的专利，奠定了现代机器人产业的基础。”
德沃尔一生手握 40 余项专利，始终致力于将各类构想转化为实实在在的产品。
一位记者表示，自己有幸多次与德沃尔交谈，有当面交流，也有电话沟通。谈话过程中，他始终谦逊、洞察力敏锐，并且对未来满怀热忱。
德沃尔乐于聊起自己的各项发明，却从不自吹自擂。最让他印象深刻的是，面对层出不穷、或许能为德沃尔所用的新技术，德沃尔总是满怀期待。
身处德沃尔身旁时，他感觉自己正在与世间难得一见的天才对话，一位如同爱迪生或是特斯拉那般改变世界的发明家。

1912年2月20日，乔治·德沃尔出生于肯塔基州路易斯维尔的一个中上层阶级家庭。
德沃尔家族是印第安纳州新奥尔巴尼当地知名商业世家，名下经营铁厂，同时经销炉灶、锡器、铜器、五金器具、水暖设备与燃气配件。
乔治・德沃尔年仅 9 岁时，“机器人” 一词于 1921 年首次问世，该词汇出自卡雷尔・恰佩克的戏剧《罗素姆万能机器人》。
剧中的机器人拥有人类外形，如同啤酒一般在大桶中批量制造。
剧中的机器人的设定按现在科幻小说的标准衡量，其实是某种生化人造人。

德沃尔年少时便对电力与机械产生浓厚兴趣，从船舶、飞机到各类发动机，世间一切机械物件都令他充满好奇。
与计算机领域许多早期革新者不同，德沃尔对数学、科学的理论学术研究并无太多兴趣，他更在意各类装置的运作原理、故障成因，以及如何对其进行优化改良。为此，他搜罗研读所有与机械设备相关的书籍，同时尽可能动手制作、调试各类新奇装置
他曾就读于里奥丹预科学校（Riordan Prep school），还协助运营校内电灯厂，积累了不少实操经验。
彼时，电动机、发电机、控制工程、电力传输与无线电技术的发展正迎来腾飞阶段。首批有声电影亟需更完善的声音集成技术，德沃尔从中嗅到了商机。凭借自身在真空管、光电管及电路领域积累的经验，德沃尔放弃接受高等教育，1932年开始创业，创立了 United Cinephone 公司，专门为新兴的有声电影（“talkies”）制作直接记录在胶片上的可变面积录音。然而，他后来了解到 RCA（美国无线电公司）和西屋电气等企业也在同一领域进行研发，激烈的行业竞争迫使他转向其他领域，
平面正交照明技术从United Cinephone的实验室走出，落地美国各大工厂。这套顶部照明系统安装简便、无眩光，且单位功率可输出的作业照明亮度优于同期所有同类产品。
德沃尔擅长将光电管与真空管控制系统相结合，研发新型设备。光电条码读取器便是其中一款早期条码设备，用于铁路快运公司的包裹分拣工作。
凭借自己熟稔的光电管与真空管技术，他最终造出了现代社会的一项科技奇迹：自动门，这款自动门和如今超市里随处可见的自动门形制相仿。他将这项技术授权给一家名为Yale & Towne的企业，该公司将其商品化，推出名为 “Phantom Doorman” 的光电感应自动门。


1868 年，Yale & Towne这家企业在康涅狄格州斯坦福德市创立，创立者为Henry R. Towne与Linus Yale, Jr。
前者是是早期管理体系化奠基人之一，后者是机械工程师，因发明各类锁具闻名于世，其中尤以弹子锁最为知名，如今人们常简称为耶鲁锁。
他同时还是一名技艺精湛的肖像画家，在绘制结构复杂锁具的创新设计草图时，绘画功底派上了大用场。
他设计的基础锁具结构至今仍被广泛应用，市面上绝大多数家用锁与保险柜都采用该设计。

公司最初名为Yale锁具制造公司，后更名为Yale & Towne公司。令人惋惜的是，年仅 47 岁的耶鲁在公司成立同年便因心脏病离世。

合伙人Henry R. Towne接手经营企业，带领公司历经数十年规模扩张。
20 世纪初，该公司拓展国际业务板块，通过与同行业其他企业开展合作、并购及合资经营布局全球市场。
Yale & Towne公司通过收购位于威伦霍尔（Willenhall）伍德街（Wood Street）的一家老牌锁具制造商——H&T Vaughan公司，成功打入英国市场。这次收购不仅巩固了Yale & Towne公司作为英国锁具业历史中心的地位，也使其成为当地最大的雇主之一。
此外，随着业务规模扩张，企业员工数量增至 12000 人以上。150 多年来，耶鲁汤恩公司制造出多款市面上品质顶尖的锁具。
二战期间，工厂生产手榴弹、枪械弹匣，每周还能为军方制造多达 12000 把挂锁。
1894年，该公司将其起重机部门出售给了Brown Hoisting Machinery Company。
1963年，公司被伊顿公司收购，并作为一个事业部继续运营。
1966年，它正式并入伊顿公司，合并后的新公司更名为Eaton, Yale & Towne, Inc.
此后，公司进军早期汽车工业，为各大汽车制造商供应锁具，尤其是在推出了高性价比的压铸弹片锁（diecast-based leaf tumbler）技术之后。
安防安装商广泛采用耶鲁的“M69”型窗户锁作为防盗的简易附加装置，这在厢式货车上尤为常见。这一趋势一直持续到20世纪90年代初，直到电子安防设备取代了这些传统机械锁。
1987年，伊顿公司将锁具业务剥离出去，与Valor公司合并，成立了Yale & Valor公司。
1890年，Valor 有限公司在英国伯明翰成立，最初专门制造储油柜。
随后，公司开始实行多元化经营，逐步将业务拓展至煤油取暖器，并最终涉足燃气取暖器领域。
1991 年 9 月，Yale & Valor公司被Williams Holdings收购。
1996 年 8 月，Yale锁具业务被拆分出来，成立Yale安防子公司。
2000年3月，Yale安防子公司被以超过10亿美元的价格出售给亚萨合莱（Assa Abloy）集团。
2023年7月，Fortune Brands Innovations从亚萨合莱集团手中收购了Yale锁具业务中美国和加拿大的住宅类锁具业务。
而Yale商用自动门业务则被更名为ASSA ABLOY ACCENTRA，而如今Valor供暖业务被成立于1866年的baxi公司收购。


1939 年，西屋电气在纽约世界博览会上展出了机器人Elektro。
这台体型庞大、运转时哐当作响且能与人对话的机器人，完美具象化了当时充斥报刊摊的廉价通俗读物，德沃尔也曾读过其中部分读物。


1939年，德沃尔基于射频场技术，为洗衣熨烫机申请了近距离控制专利。这种控制装置能在工人靠近机器时，自动打开和关闭洗衣熨烫机。二战爆发后，专利局通知德沃尔，他的专利申请在战争期间将被搁置。
大约在那个时候，德沃尔出售了他在 United Cinephone 公司的股份，并找到Sperry陀螺仪公司推销他在雷达技术方面的想法。Sperry公司聘请他担任特别项目部经理，该部门主要负责研发雷达设备和微波测试仪器。

1940年德沃尔和妻子的合影，乔德沃尔于 1938 年与伊夫林・露丝・雅赫尔卡（1915 年 12 月 7 日 —2003 年 1 月 3 日）成婚。


1941 年艾萨克・阿西莫夫在《骗子！》这篇刊载于《Astounding Science Fiction》 杂志的短篇故事中创造出了 “robotics” 一词。

1943年，德沃尔在康涅狄格州格林尼治市创办了 General Electronics Industries 公司，作为 Auto Ordnance Corporation（自动军械公司）的子公司。General Electronics 公司一直生产反雷达设备直到战争结束。该公司是美国海军、美国陆军航空队及其他政府机构最大的雷达及雷达对抗设备生产商之一。在诺曼底登陆日（D-Day），盟军的飞机上就装备了该公司的雷达对抗系统。


由于对某些项目的未来发展存在意见分歧，德沃尔从 Auto Ordnance 辞职并加入了 RCA（美国无线电公司）。在短暂担任电子产品东部销售经理后，他觉得这份工作wasn't his ball of wax，便离开了 RCA，转而研发最终促成他申请第一台工业机器人专利的想法。
20世纪40年代，德沃尔将精力集中在机械臂和磁记录专利上，但他也注意到了自动化技术正被引入工厂。
1946年，德沃尔为一种用于控制机器的磁记录系统和一种机器数字回放装置申请了专利。
德沃尔参与首个商用微波炉设备“Speedy Weeny”，这是一款通过微波炉加热热狗并自动出货的自动售货机。


可按需出餐，纽约大中央车站等多处场所都投放了这款机器。

20世纪50年代初，德沃尔将其数字磁记录设备的专利权授权给了位于康涅狄格州诺沃克市的 Remington Rand 公司，并出任该公司磁性部门经理。在那里，他与团队合作，致力于将他的磁记录系统应用于商业数据处理。他还参与了首批高速打印系统的研发。尽管事实证明该磁记录系统处理商业数据的速度太慢，但德沃尔的这项发明被重新应用于机器控制领域，并最终成为了 Unimate 机器人的“大脑”。
1954年，他申请了机器人专利。1961年获批的美国第2,988,237号专利“程序化物品传送”（Programmed Article Transfer），提出了通用自动化（universal automation）的概念，这也是 Unimation 公司名字的由来。他的妻子Evelyn建议用“Unimate”来命名这款产品。
德沃尔曾写道，他的发明“首次提供了一种具备一定通用性的机器，可广泛应用于所有需要循环数字控制的多样化场景中。

申请这项专利后，德沃尔开始寻找愿意提供资金支持以开发其程序化物品传送系统的公司。在寻找过程中，他与美国许多大型企业进行了洽谈。
通过家族关系，德沃尔获得了与位于康涅狄格州斯特拉特福市的 Manning, Maxwell and Moore 公司的一位合伙人会面的机会。
该公司航空产品部的工程主管约瑟夫·F·恩格尔伯格对此表现出了浓厚的兴趣，德沃尔同意将其专利以及未来该领域的部分专利授权给该公司。
然而，该公司在1964被Dresser Industries收购，其航空部门也面临关闭的命运。恩格尔伯格开始寻找投资人来买下航空部门，并最终找到了联合柴油电子公司（Consolidated Diesel Electronic，简称 Condec）。Condec 同意资助机器人的后续研发工作，并成立了一个名为 Unimation Incorporated 的新公司，由恩格尔伯格担任总裁。


起初，他们决定打造一只拥有五个自由度的机械臂。
后来，这一设计演变成了一台六轴机器，能够模仿人类肩膀、手肘和手腕的动作。
首批 Unimate 原型机使用真空管作为数字开关进行控制，后来的版本则改用了晶体管。
采用液压驱动，工作压力为 6.9 MPa。其控制系统依托数字控制、分立固态控制元件运行，其中包含一套独特的带数据奇偶校验控制的旋转磁鼓存储系统。
这个重达约 1,360 公斤（3,000 磅）的原型机简直是个“庞然大物”，但它能抓起最重 45 公斤（100 磅）的零件；
后来的型号甚至能处理重量高达五倍的物体。Unimate 的外形比一般工人更矮胖、更宽阔，尺寸为高 1.6 米、宽 1.2 米、长 1.5 米。

由于20世纪50年代末市面上现成的组件（如数字编码器）大多无法满足 Unimate 的要求，在德沃尔的指导下，Unimation 的工程师团队几乎亲自设计并加工了初代 Unimate 的每一个零部件。

1960年，德沃尔亲自售出了第一台 Unimate 机器人，该机器于1961年交付给通用汽车，通用汽车最初将该机器用于压铸搬运和点焊作业。
它的首次亮相算不上光鲜亮眼、声势浩大，却让Unimate机器人载入史册，成为全球首款实现商业化成功应用的工业机器人。
不久之后，克莱斯勒、福特和菲亚特等公司也意识到大规模采购 Unimate 的必要性。
为了研发初代 Unimate，公司大约投入了500万美元。经过多年市场调研和实地测试后，全面量产于1966年在康涅狄格州正式启动。
他们的设备名称几经变更，从 “可编程物品传送装置” 改为 “操作机”，最终定名 “机器人”。
德沃尔与恩格尔伯格做出这一调整，意在拓宽市场推广渠道。即便拥有可正常运转的样机，想要推广这套设备理念依旧举步维艰。
但这番更名之举收效显著：冠以 “机器人” 的名号为项目注入了额外动力，助力其最终取得成功，专利号 2988237 是催生机器人产业的源头。
Unimation 生产的首款机器人是物料搬运机器人，随后很快又推出了用于焊接及其他应用的机器人。




德沃尔是技术天才，恩格尔伯格则擅长市场营销。
当时不少工人担心自己的工作会被机器人取代，因此恩格尔伯格费尽心思，让Unimate机器人显得亲切友善。
这款机器人在1966年的《The Tonight Show With Johnny Carson》（于1962年至1992年间播出）上大放异彩，全球电视观众首次见到这款机器人。
这场直播录制于美国全国广播公司纽约演播室，恩格尔伯格操控机器人完成多项精彩表演震撼观众，其中包括将高尔夫球击入球洞、倒啤酒以及指挥《今夜秀》乐队演奏。
面对企业高管时，恩格尔伯格格的宣传说辞则略有不同。一份专为Unimate机器人制作的趣味简历写道：它可全天24小时不间断工作，学习能力强、记忆持久，仅在收到指令时才会清除记忆，从不要求涨薪，即便遭受苛待也始终情绪平稳。

通用汽车特伦顿工厂的工人起初并未反对Unimate工业机器人，毕竟，给压铸机卸料是一份没人愿意干的苦差事。
1967 年，通用汽车在俄亥俄州诺伍德工厂安装了首批两台点焊机器人，彼时也并未引发多大争议。
1970 年，该企业在俄亥俄州洛兹敦工厂投产一条配备 28 台机器人的点焊生产线时，工人们发起了抗议。

洛兹敦工厂常被视作工厂工人反抗自动化的典型案例，全新机器人生产线只是通用汽车提升产能宏大计划的一环，通用汽车选定洛兹敦工厂生产旗下首款微型轿车雪佛兰维加。
1971年，通用汽车汽车装配事业部对工厂进行设备改造以提升生产效率，此举造成至少700名工人遭裁员，数百名工人被调岗，另有300至500道人力工序被取消，企业认为这类工序人工操作门槛过低。工厂还将生产线运转速度提升67%，由每小时60台整车提至101台，目标是在1972年完成近40万辆维加轿车的生产任务。

洛兹敦工厂的这段经历似乎损害了Unimation公司在美国的口碑，无论如何，这家企业在本土市场的开拓进程十分缓慢。
1966 年，恩格尔伯格计划拓展美国境外的客户群体。他授权芬兰诺基亚公司在斯堪的纳维亚半岛及东欧地区生产这款机器人。
恩格尔伯格（Engelberger）与400位日本工业界领袖举行了一场持续数小时的问答会议，希望能为在日本本土制造其机器人找到一家技术合作伙伴。日方兴趣极为浓厚，川崎航空工业公司（Kawasaki Aircraft Industries）积极争取这一合作，并最终赢得了恩格尔伯格的认可。
1968年6月，川崎航空成立了“工业机器人国产化推进办公室”；
同年10月，该公司正式宣布与 Unimation 建立合作关系。
1969年，首台川崎-Unimate 2000 机器人研制完成，每台售价为1,200万日元。

初代 Unimate 机器人虽支持编程操作，但并未配备专属编程语言。
操作人员需要手动将机械臂端头移动至目标点位，再由位置检测器记录该坐标。
操作人员反复执行此操作，即可录入一套动作流程，供 Unimate 机器人重复执行。

1973年，Unimation公司收购Victor Scheinman研发的Vicarm机器人时，同步获得了这款机器人配套的编程语言：可变汇编语言（Variable Assembly Language，VAL）。
其基于BASIC语言开发，采用上下两级计算机控制架构。
上位机负责编程管理，下位机控制实时运动，支持在线和离线混合编程。
VAL系统包含监控程序、文本编辑器和位置定义模块，通过控制台终端与手动控制箱实现交互式编程。
该系统内置连续轨道计算功能，在实时生成复杂运动轨迹时可优化内存资源，并借助PROM存储器实现开机即用特性。
Victor Scheinman（1942 年 12 月 28 日－2016 年 9 月 20 日）是美国机器人技术领域的先驱人物。

自 1973 年起，VAL 语言正式搭载于Unimation公司旗下的工业机器人产品中。
1975年，Unimation 实现了首次盈利。
1978年，Unimation 基于 Vicarm机器人的技术，并在通用汽车的支持下，开发出了 PUMA（Programmable Universal Machine for Assembly，可编程通用装配机器）机器人。与体型笨重的Unimate机械臂不同，PUMA 机械臂专为操作小型物件设计，例如安装灯泡这类工序。
时任通用汽车机器人与人工智能部门主管Dick Beecher称，一辆汽车中约 95% 的零部件重量不足 1.5 千克，当时通用汽车有数万名工人从事轻型装配作业，而这正是机器人的增量市场。
1983 年，Condec公司以 1.07 亿美元的价格将Unimation公司出售给西屋电气公司。恩格尔伯格将研究重心转向服务机器人，他发现家庭与医院医疗护理领域存在自动化应用的发展机遇。德沃尔仍持续投身发明创造，但不再深耕机器人领域。
德沃尔取得了多项专利，涵盖机器人视觉传感器、纺织品压印机、电动发电机、重合检测器、同轴连接器、一次性容器以及磁致伸缩操作器（又称 “微型机器人技术”，这是他开创的另一领域）。
1985 年，他当选为制造工程师协会荣誉会员
二人常被并称为工业机器人之父（恩格尔伯格）与工业机器人之祖父（德沃尔）。
1997 年自动化名人堂颁奖典礼的招待酒会上出现这样一个场景，一台兼具娱乐与教学功能的机器人Sico缓缓驶向德沃尔，开口说道：“爷爷，见到您太开心了！” 德沃尔温和的脸上绽开笑容，所有人都笑了起来。

2005年，《大众机械》（Popular Mechanics）杂志将德沃尔发明的 Unimate 评为“过去50年最伟大的50项发明”之一。

2011年8月11日，德沃尔在康涅狄格州威尔顿（Wilton）的家中逝世，享年99岁。他留下了两个女儿、两个儿子、五个孙辈以及五个曾孙辈。他的葬礼在一家卫理公会教堂举行，随后安葬于威尔顿。

Unimate机器人虽在美国首次亮相，却在日本打响名气，推动了当地工业机器人的普及。到 20 世纪 80 年代中期，日本已然成为 “机器人王国”，全球近七成机器人都集中于此。此后机器人遍布全球，重塑了众多行业 。而这一切的开端，只是一场鸡尾酒会上的偶然交谈。