小小的一个发明也能改变世界的进程，比如电脑、互联网、手机，在工业自动化领域也有这样的产品。
1、电机
1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人，据说是德国的雅可比。他于1834年前后成了一种简单的装置：在两个u型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与u型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。后来，雅可比做了一具大型的装置。安在小艇上，用320个丹尼尔电池供电，1838年小艇在易北河上首次航行，时速只有2.2公里，与此同时，美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机，印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》。但这两种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。
直到第一台实用直流发动机问世，电动机才行了广泛应用。1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机，在设计上，直流发电机和电动机很相似。后来，格拉姆证明向直流发动机输入电流，其转子会象电动机一样旋转。于是，这种格拉姆型电动机大量制造出来。效率也不断提高。与此同时，德国的西门子接制造更好的发电机，并着手研究由电动机驱动的车辆，于是西门子公司制成了世界电车。1879年，在柏林工业展览会上，西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力，后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12─15马力。但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。
1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成，又称感应电动机，这种电动机结构简单，使用交流电，无需整流，无火花，因此被广泛应用于工业的家庭电器中，交流电动机通常用三相交流供电。
1902年瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。
同步电动机工作原理同感应电动机一样，由定子产生旋转磁场，便转子绕组用直流供电，转速固定不变，不受负载影响。因此同步电动机特别适用于钟表，电唱机和磁带录音机。
直流电动机是直流激磁，工作特性接其激磁绕组的接线方式不同而有区别。串激电动机起动转矩大，适用于牵引和起重，并激电动机转速随负载大小而变动较小，且可以调节，可用为定速或调速之用，复激电动机兼有以上两种激磁方式发动机的特性。
交流换向器电动机，即转子具有换向器的交流电动机。因它既可用于交流又可用于直流，故称作交直流两用电动机或通用电动机，多用于家用电器。
电机的出现改变了世界工业发展的进程，全世界80%的能量是通过电机来传输的。在机械领域中电机起来能量的传递作用，另外运动控制中执行元件也是电机，可以说没有电机就没有机械。
2、工业机器人
1920年捷克作家卡雷尔˙查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。
20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。
工业机器人的诞生不仅是工业自动化的进步也是人类文明的进一步，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
3、变频器
变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。
20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需要。1968年以丹佛斯为代表的高技术企业开始批量化生产变频器，开启了变频器工业化的新时代。
20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速的研究得到突破，20世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。
20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛应用。最早的变频器可能是日本人买了英国专利研制的。不过美国和德国凭借电子元件生产和电子技术的优势，高端产品迅速抢占市场。
变频器(Variable-frequencyDrive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
变频器的出现对工业自动化具有重大的意义，通过变频器我们能把愚笨控制改为智能控制，把固定速度的电机变成快慢控制自如的节能电机。变频器的节能即降低了经济成本，又为环保事业做贡献!
4、传感器
1594年伽利略出生在比萨(意大利)，他获得了用泵将河水抽到陆地灌溉的这种机器的专利。泵的核心是一个注射器。伽利略发现，水在抽水机中最高能上升到10米，但为何会产生这种现象不得其解，此后，许多科学家都致力于找出产生这种现象的原因。
1644意大利物理学家托里切利(rorr)在一个1米长一端密封的管子中加满水银，将它垂直放置，敞开的管口倒立进入水银槽中，水银柱始终是下降到76公分左右，水银柱最上方留下一些空间。托里切利认为产生这种现象的原因是来自地表的一种无法探知的力量。他得出的结论是，管子顶部的空间是空的，没有任何东西存在，可以把它称为“真空”。
到1648年在听到的托里切利实验后，法国物理学家、哲学家及数学家帕斯卡，一直致力于寻找伽利略和托里切利的研究结果的原因，他坚信是上方空气重量产生的力量压使水银柱保持在760毫米。因此在山上，山谷和山脉间空气的重量一定会使压力减少。他预言，水银柱的高度会降低，他在法国中部的多姆山进行了实验证实了这个观点，他可以根据水银柱下降的高度计算空气的重量，帕斯卡尔还用公式阐明了这种力量，他称之为“压力”，它平均分布于四面八方。
后来经过科学家们的不断努力，在1843法国科学家路辛˙维蒂，发明并制造了无液膜盒气压计，它用弹簧平衡代替液体来测量大气压力，弹簧在测量仪表中受压力作用而伸长。波登(BourdonSedeme公司创始人)使用维蒂的指示器方式,于1849年获得用于更高压力的弹性金属曲管式压力计的专利权。
1930第一个压力传感器是转导机制，其中隔膜的运动、波登的弹性金属曲管是电气量的一部分，压力膈膜充当某个电容的一部分，指针是电位计的滑动端。
1938加州理工学院的西蒙斯(E.Simmons)和麻省理工学院的鲁奇(A.Ruge)分别独立研制出了(粘贴型纸基)电阻应变计，西蒙斯更快地申请了专利。
1955第一个设计出的箔式应变片中有一个整合的全方位桥式电路。如果将其固连在一个隔板上，在边缘和中心会显现出相反的压力。1965测量器具与隔板的固连常常是导致迟滞和不稳定的原因。在20世纪60年代，塔森推出了具有良好的稳定性和低磁滞的第一代薄膜传感器。今天，该技术在高压市场扮演着主要的角色。1973WilliamR.Poyle申请了以玻璃或石英为基础的电容传感器专利，凯维力科公司的鲍勃˙贝尔在陶瓷的基础上申请了专利，几年后也就是1979年。这项技术弥补了低压力范围差距(薄膜所不适合的)。
今天也如此，陶瓷隔板的电阻也是如此，在非良性的媒体中可谓最广泛的传感器元件直接与人们的生活密切结合，想了解未来世界将是何种风貌，从传感器下手是个不错的开始。传感器元件怎么变，未来世界就会怎么变。传播技术。从压力测量到一个压力传感器的诞生，都是传感器发展的变革，为传感器时代的到来奠定了基础。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。
5、3d打印机
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。它的最早的3d打印机
原理是:把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RFHousholder得到专利，但没有被商业化。
1986年，CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机。1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
传统的工业产品开发方法，往往是先开磨具，然后再做出样品，而运用3D打印技术，无需开磨具，可以把制造时间降低为以前的1/10到1/5，费用降低到1/3以下。一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，从而极大地促进了产品的创新设计，有效克服我国工业设计能力薄弱的问题。
原标题：盘点十大改变世界的工业自动化产品（上）
