人的手是十分灵巧的．轻、重、冷、热它都可以感觉到并做出相应的动作．为什么呢? 就保持身体的平衡而言,内耳前庭发挥了重要的作用．但机器人没有内耳前庭,它怎么会保持平衡呢? 如果拿起薄薄的灯泡或精巧的微电子制品,机械手会轻拿轻放吗?

机械手的操作性能是多方面的,动作也特别多．机器人要拿起处于不同距离和不同高度的零件或装配完毕的部件,拐弯抹角地避开障碍物,穿过一些狭窄的孔洞,把一些零件固定在机床、夹子和炉底的需要位置上．机器人需要在生产环节中经常变化的情形下,快速地转来转去．“这有什么呢? 给机器造成强壮的身体就是干这些活儿的嘛”,也许有人会这么说．但在机器人学家看来,这是个复杂的“心理学”问题．也就是说,除了一定的力量属性外,机器人应当便于控制,它们的筋肉能准确地完成“大脑”发出的指令: 放松、收缩、用力．这样,这些筋肉产生的作用力应恰到好处: 既能举起物品,又不会弄碎诸如灯泡、电子显象管和微型组件之类的易碎品．如此,就要求机器人的动力传动装置,必须首先是万能而可控的。

人们通过观察自己得到了启发．机器人与人有相似之处．工业机器人是作为能够完成人的某些功能的机器而出现于生产中的．首先,它的任务或者是按照事先规定的路线运送零件和半成品,或者是把零件和半成品从一个指定的空间点运到另一个指定的空间点．观察人在把手伸到一个确定位置的类似动作,可以将这种动作分解成两个主要阶段: 动态阶段——动作快速向目标靠近；静态阶段——急剧减速和更准确地协调方向,通常这种协调伴随着小幅度的摆动动作．运动方向是在不间断的视觉监督和运动学监督下进行的,而最终结果却以触觉与听觉来检验。

第一代现代化工业机器人进行操作时具有上述两个阶段,不过在稳定阶段没有像人在接近端点时的那种搜索摆动动作．这种目标位置坐标要严格固定和准确复制,操作对象应准确地置于程序所规定的位置,并且处于机器人能够拿起的状态．因为第一代机器人是“瞎子”,不会反馈．象“起身”、“闭合直至接触”或“迈右脚”这样的一些指令,每个指令本身就是一套程序．然后,需要把这些指令变成有关筋肉的气脉冲或电脉冲,再由气、电脉冲变成相应的位移、角度和转矩．这一切都是极其精确地完成的．第一代的现代工业机器人定位精度可以达到0.1 毫米．它们达到这个水平的发展过程是困难的,因为操作者是信息的唯一来源,就像瞎子的向导．如果信息作为工作程序输入机器人的存储器中,机器人便在自动工作状态下完成指定的任务,不需要外界再补充信息了．那么,编制并向机器人存储器中输入程序有几种基本方法呢?

第一,可以把动作程序划分成一些单独的指令和镜头,计算好后,将程序输入机器人的存储器中．第二,可以通过按电钮或摇手柄的方法,从操作台上用手控制机器人“示范地”完成一次任务．第三,抓着机器人的机械手,领着它经过轨迹上所有必须经过的点,教会机器人需要做的动作．按照第一种原理设计的程序,很像电子计算机的程序．不过,电子计算机的数据地址和数字运算、逻辑运算指令换成空间点“地址”和“操作工序”指令,如: 手向右(左)转,伸出——收回,举起——放下,打开夹具——夹紧,手向左右转动,等等．程序就是这样一套指令,并周期地完成必要的次数．按照第二种原理进行训练,是“实时程序设计”．操作人借助于机器人控制台上的手柄和按钮,迫使机器人完成这些或那些动作．这些动作统统存入机器人的存储器中,需要重新做多少次就重新做多少次．第三种训练方法有点像训练小孩．有经验的焊接工人可以拿着固定在机器人手上的焊枪教机器人沿焊缝的最佳线进行焊接．机器人把动作存储在存储器里,兴致勃勃地干起来．受过训练的机器人在大脑控制下独立工作,因为动作程序已经存在它的存储器里了。

最简单的机器人运用循环控制系统．动作是“从支点到支点”来实现的．这种控制系统的程序携带者是布满插头的特殊磁鼓．需要重复动作的时候,磁鼓就转过来,插头接通传动装置,传动装置就“开动”整个系统．这种控制系统叫做“位置式”．位置式的控制系统是凭借磁带录音机,全部的电磁脉冲都录在磁头上．这些脉冲发出传动,机器人的手便沿着规定的路线活动。

但上述方法中的第一种,是机器人程序设计的“先进”方法,编制机器人的程序像编制电子计算机的程序一样．问题在于机器人这种程序编制可以交给另一个电子计算机来进行．如果编制程序是“批量生产”的话,这样做效益是相当高的。