人造卫星的发明
工业进程中的科学创造
早期的机械制造
看过《三国演义》的人，大概都知道诸葛亮为了解决山道运粮困难的问题，发明了木牛流马。它们不喝水、不吃食物，只需扭动一下机关，便能在山道上行走如飞，比现代的机器人还要好使。
木牛流马已经失传，虽然有尺寸设计，后世却不能组合复原成功，至少在功能上存在着差异。从木牛流马不难看出我国古代机械发明的高超。
我国是世界上机械发展最早的国家之一。早在28000年前就发明了弓箭，这也是机械方面最早的一项发明;公元前18000～前2800年，出现了陶轮;公元前6000～前5000年，出现了农具。这些都是较早的机械。
什么叫机械呢?在我国古代典籍中没有一个确定的定义。“机械”这个词最早见于《庄子》:“有机械者必有机事，有机事者必有机心。机心存于胸中，则纯白不备。”机械在这里含有一些贬义。随着人类社会的进步，人们逐渐认识到机械对我们的生活所起的巨大作用，人们所使用的机械也越来越复杂，涉及的层面也越来越宽泛。想要给机械一个简明精确的定义，确实有点难度。我们只能简单笼统地说，利用力学原理来实现某些任务的装置叫做机械。
机械始于最简单的工具，像人类早期制造的石器，如石刀、石斧和石锤等。后来，随着社会的发展和科技的进步，工具的范围逐步扩大，种类越来越丰富。
我国古代的机械发明五花八门、不一而足，涉及到社会生产的各个行业、部门。举例而言，有缫车、纺车、织布机、提花机等纺织机械，有浑天仪、水运仪、地动仪以及铜壶滴漏等天文观测和计时机械，有辘轳、翻车、筒车等提水机械，也有锄、犁、耧车等农业机械，还有指南车、计里鼓车以及各类车船等交通机械，还有冶炼、锻造、加工等所用到的加工机械，更有弓、弩、发石机等军事机械。这些机械在社会生产中起着巨大的作用，反映了古代劳动人民的杰出智慧。
耧 车
在三国两晋南北朝时期，由于战争的需要，机械发明在攻防器械、兵器以及造船等方面有了很大进步。
首先，在攻防器械和兵器制造方面，有了很大程度的发展。这一时期，在攻守器具方面，有火车、发石车、虾蟆车、钩车等，还有飞楼、撞车、登城车、钩堞车、阶道车等。攻防器械在战争中发挥了巨大的作用。在兵器方面，各种兵器的质量和数量都大大提高。在三国两晋时期，弩机趋向大型化。三国时，诸葛亮改进了连弩，“以铁为矢”，“一弩十矢俱发”，威力陡增。晋《舆服志》记载:“中朝大弩卤簿，以神弩二十张夹道……刘裕击卢循，军中多万钧神弩，所至莫不摧折。”
其次，在造船方面，这一时期的技术，也有了巨大的发展。晋在攻吴时，发明“连舫”，就是把许多小船组装成一艘大船。这一时期水上重要的运输工具是由两只单船构成的舫船。在必要时，舫船可以拆开。南北朝时，祖冲之造“千里船”。梁朝，侯景军中还出现160桨的高速快艇，是历史上桨数最多的快艇。
机械的发明创造，大大促进了文明的进步，推动了社会向前发展。
侯氏联合制碱法
侯德榜(1890～1974)，名启荣，号致本，福建省闽侯县人，我国著名的科学家、杰出的化工专家。
侯德榜在化学工业史上以独创的制碱工艺闻名，是新中国化学工业的开拓者，被称为“国宝”。
侯德榜出生在一个普通的农民家庭，自幼半耕半读，勤奋好学，有“挂车攻读”之美名。1903年，侯德榜得到姑妈资助到福州英华书院学习，并于1906年毕业。1907年，他考入上海闽皖铁路学院，1910年毕业后在英资津浦铁路当实习生。在这一时期，侯德榜目睹了帝国主义凭借技术优势对贫穷落后的中国人民进行残酷剥削与压迫，立志要学好科学技术，走工业救国的道路。
1911年，侯德榜考入北京清华留美预备学堂，以10门功课1000分的成绩誉满清华园。1913年，他被保送美国麻省理工学院，1916年毕业，获学士学位。后入普拉特专科学院学习制革，次年获制革化学师文凭。1918年，又入哥伦比亚大学研究院研究制革，并于1919年获硕士学位。1921年，他以《铁盐鞣革》的论文获该校博士学位。他的论文在《美国制革化学师协会会刊》上连载，全文发表，成为制革界至今广为引用的经典文献之一。
1921年，侯德榜接受爱国实业家范旭东的邀请，回国担任永利碱业公司的技师长(即总工程师)。
当时在制碱行业帝国主义实行技术垄断，我国在技术方面是一片空白。侯德榜认真研究，终于揭开了索尔维制碱法的秘密，打破了洋人的技术封锁。
1926年，永利碱厂终于生产出合格的纯碱，命名为“红三角”牌中国纯碱。在当年美国费城举办的万国博览会上一举获得了金质奖章，被誉为“中国工业进步的象征”。
侯德榜摸索出索尔维制碱法的奥秘，本可以高价出售专利而大发其财，但是他并没有这样做。跟范旭东的想法一样，侯德榜主张把这一秘密公布于众，让世界各国人民共享。侯德榜把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》，于1932年在美国出版。
永利碱厂投入正常运行后，永利公司计划筹建永利硫酸铵厂。侯德榜又开始了从无到有的“创业”历程，跟外商谈判，选购设备，终于在1937年，硫酸铵厂首次试车成功，并很快成为亚洲一流的化工厂。
日本侵略者看中硫酸铵厂的军事价值，先后3次重金收买侯德榜和范旭东。侯、范二人明确表示:“宁肯给工厂开追悼会，也决不与侵略者合作。”日本侵略者恼羞成怒，派飞机对工厂进行狂轰滥炸。在这种严峻的情况下，侯德榜当机立断，组织技术骨干和老工人转移，并把重要机件设备拆运西迁。
1938年，永利公司在四川岷江岸边的五通桥组建永利川西化工厂，侯德榜担任厂长兼总工程师。
当时四川的条件不适于沿用索尔维制碱法。侯德榜决心改进索尔维制碱法，开创出更先进的技术来。他认真总结了索尔维法的优缺点，发现其缺点在于，两种原料组分只利用了一半，即食盐(NaCl)中的钠和石灰(CaCO3)中的碳酸根结合成纯碱(NaCO3)，另一半组分食盐中的氯却和石灰中的钙结合成了氯化钙(CaCl2)，没有用途。
针对这些缺陷，侯德榜创造性地设计了联合制碱新技术。这个新技术是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。
联合制碱法于1941年研究成功，1943年完成半工业装置试验。这一技术是侯德榜在艰苦环境中经过500多次循环实验，分析了2000多个样品，才最终获得成功的。新工艺使得食盐的利用率从70%一下子提高到96%，也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵，解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。该方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度，赢得了国际化工界的高度评价。1943年，中围化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。
玻璃的发明
玻璃是一种质地硬而脆的透明物体。它没有确切的出现时间。我们今天所熟悉的玻璃最早是由古埃及人发明的。随着水上贸易的日益发达，埃及人的玻璃制造技术先后传到了欧洲和东方。
玻璃珠一直是古埃及人的高贵装饰品。考古学家在埃及的古墓中发现了一颗最早的玻璃珠，约有5500年的历史，它就是古埃及玻璃制造技术的见证。在我国的文献中，也曾介绍过西周时期(距今3000多年)的白色穿孔玻璃珠，以及战国时期的彩色料珠等。
古代人先是把沙子、石灰石、纯碱等原料加入窑炉中加热，使之成为熔融态的玻璃液，再将熔融的玻璃液经过液态锡表面冷却。再经打磨变成为平板玻璃。
如今，世界上的玻璃制品种类繁多。从实验室的试管、烧杯，到化工厂的管道设备;从观测太空的天文望远镜到研究微生物的显微镜;从耐热玻璃到防弹、防辐射玻璃;从玻璃纤维到光导纤维;还有许多许多特种玻璃，如电光玻璃、声光玻璃、变色玻璃、微孔玻璃等等。
水泥的发明
水泥这种神奇的建筑材料，自出现后就彻底改变了我们居住的世界。现在，全世界水泥年产量达到几十亿吨，已经成为现代社会不可或缺的大宗产品。
1824年，英国利兹城的泥水匠阿斯普丁尝试用石灰、黏土、石灰石、二氧化硅等配料，按不同比例进行多次试验，最终发明出一种黏合剂。由于这种黏合剂加水后会硬结，所以阿斯普丁就称其为“水泥”。另外，这种黏合剂硬度、颜色和外观与英国波特兰地区出产的石料颜色相似，所以又被称为“波特兰水泥”。水泥被发明之后不久，就广泛应用在房屋、桥梁及道路的建筑上，成为建筑业的宠儿。
随着科技的不断发展，研究水泥的专家们又研制出了各种各样的水泥添加剂，发明了许多各具功能的特种水泥。如有人用石膏来调节水泥的凝结时间，发明了快硬水泥和缓凝水泥;将耐碱的花岗岩、白云岩、石灰岩等加入水泥里，配制出了耐碱水泥;在普通水泥中加入耐火性能特别好的玄武岩、矿渣和矾土等，就能配制出耐火的水泥混凝土。这些新型水泥的研制成功极大地促进了建筑业的发展。
橡胶的发明
在日常生活中，我们到处可以看到用橡胶制成的物品:轮胎、机器的传动带、雨衣、雨鞋、橡皮艇、密封垫圈、电线绝缘外套等，真是数不胜数。
橡胶是一种高分子化合物，弹性好、有绝缘性、不透水、不透气，分为天然橡胶和合成橡胶两大类。橡胶工业发展到现在，制作技艺已突飞猛进，其制品广泛应用在工业和日常生活的许多方面。
许多年以前，秘鲁人偶然发现在一棵橡树树皮上割一道口子，里面就会流出一种奶状液体，用这种液体可以制成一种黏性物质——橡胶。从1830年起，美国人古德伊尔就开始把各种化学试剂放进橡胶浆中试图改进橡胶性能，使其成为工业用品。直到1838年，古德伊尔通过观察硫磺放到橡胶中的实验，找出了制造橡胶的最佳配方，最终成功发明了橡胶硫化法，直到今天这种方法仍在使用。
据不完全统计，如今橡胶制品已多达5万余种。橡胶不但用途广，而且用量大。现在，科学家们仍在不断研制新型的橡胶制品。
20世纪特别是第二次世界大战以来，天然橡胶已满足不了国民经济、军事和人们日益增长的需求，这就促进了合成橡胶的发展。石油化学工业的迅速崛起，为合成橡胶工业创造出丰富而又廉价的原料。目前，合成橡胶品种繁多、性能各异，已远非天然橡胶可比。除了各种专用的特种合成橡胶外，人们还生产出了从结构到性能与天然橡胶完全相同的“合成天然橡胶”(异戊橡胶)及易于加工的液体橡胶，这是合成橡胶工业进入一个全新时期的标志。
各种橡胶制品
风车的发明
风车是利用风力带动机械转动的动力机械。人类最早使用的风车就是利用水力或风力带动的动力装置。早期的风车一般安装在兼作仓库用的圆形房屋或磨坊中，用以把小麦或其他谷类研磨成粉。
1000多年前，我国首先发明了风车，那时主要用它来提水、磨面，代替繁重的人力劳动。12世纪时，风车由阿拉伯人传入欧洲。到了16世纪，荷兰人利用风车排水、与海争地，在低洼的海滩地上建国立业，逐渐发展成为一个经济发达的国家。到19世纪时，荷兰对风车的使用达到全盛时期。据记载，当时荷兰有一万多架风车。今天，荷兰人将风车视为国宝，北欧国家保留了大量荷兰式的大风车。有些风车的桨叶用纤维或薄木板制成;有些则由旧油桶制成:先把旧油桶一分为二，然后把两半系在直柱顶部的旋翼臂上。澳大利亚有一种常见的风车，支架塔很高，旋转的部分有许多钢叶，叶上装有尾叶，钢叶转动产生的动力能够帮助节省人力。
风车传入美国后，出现了多翼型等多种类型的风车，大大发挥了风车的效用。
风车的种类很多，按照形状及旋转轴的方向，可分为两种最主要的类型:水平轴式转子和垂直轴式转子。水平轴式转子型转动轴与风向平行。若依轮叶受力，还可分成升力型和阻力型;若依叶数则分成单叶、双叶、三叶或多叶型;若依风向，则有逆风型和顺风型，逆风型转子即叶片正对着风向。大部分水平轴式风力轮叶会随风向变化而调整位置。垂直轴式转子型转动轴与风向垂直。此型的优点是设计较简单，因为其不必随风向改变而调整转动方向。此型有桶形转子和打蛋形转子等。桶形转子是采用S型轮叶，且大多为阻力型。轮叶的旋转是依赖作用于顺风和逆风叶片部分的阻力差。
风力发电
现在，传统风车已经逐渐被淘汰，取而代之的是风力发电机。风力发电机就是利用风的能量来发电的机器。风能是一种永远也不会耗尽的能源，而且不造成任何污染。大多数风力发电机有一座狭长高耸的塔，顶部装有像飞机螺旋桨一样的巨型桨叶，长度可以超过20米。桨叶在风中转动时，驱动发电机产生电力。风力发电机大多安装在风大、空旷的地方，时常会大量集中兴建，被称为“风力农场”。因为风力很难具体预测，所以世界上只有很少的地方适宜安装风力发电机。
铝的发现
铝是一种银白色有光泽的金属，在自然界中主要以铝土矿的形式存在。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，名列第三。在已知的金属元素中占第一位，是铁的两倍，铜的近千倍。100多年以前，铝如金子一般高贵，加之它又具有银白色的金属光泽，因而被人们称为“泥土中的银子”。
1825年，丹麦化学家、矿物学家厄斯泰德用钾汞齐还原无水卤化铝，第一个制取出不纯的金属铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾还原无水氯化铝，制取出较纯的铝。由于维勒制取铝的方法不适合应用于大量生产中，所以在这以后的很长时间里，铝成了珠宝店里的商品和帝王贵族们的最爱。直到1886年，英国的大学生豪尔和法国大学生埃罗分别用电解法制铝获得成功后，大量的铝开始生产出来，铝才成为广大民众使用的普通商品。
铝是日常使用的最轻的金属之一，通常将其压成薄箔，用来包巧克力或制成装软饮料的金属罐。此外，铝也用来制造汽车、火车和轮船的零件以及门窗等。铝是很好的导电体，可用来制造电缆。纯铝并不怎么坚固，但与其他金属混合后，便会坚硬很多。这些铝合金可用来制造各种机器，如比赛用的自行车或飞机等。铝不会生锈，再造过程也很简单，只要把它熔化就可以再用。
铝是人体必需的微量元素之一，还可以入药治病。如用Al(OH)3治疗胃病及十二指肠溃疡已有多年历史。人体内的微量铝可阻挡肠道对磷的吸收，降低血磷含量，防止患上继发性副甲状腺机能亢进引起的血磷增高、软组织钙化及肾结石形成等病症。但是，过量摄入铝就会对身体产生危害。由于铝制品及铝化合物的广泛应用，现代人身体内的铝含量比古代人增加了两倍。过量的铝会影响脑细胞的功能，从而干扰和破坏人的意识和记忆功能，造成老年痴呆症，还会引起胆汁郁积性肝病，导致骨骼软化，还能引起小细胞低色素性贫血等病症。因此，对铝的摄入量要严格控制。
钋和镭的发现
钋和镭都属于化学元素。它们能放射出人眼看不见的射线，不用借助外力，就能自然发光发热，并释放出巨大的能量。钋和镭的发现，得到了科学界的极大关注，一度引起了科学和哲学的巨大变革，为人类探索原子世界的奥秘打开了大门，进而孕育了一门新的学科——放射化学。
1898年，法国科学家居里夫妇研究了80余种已知元素的盐和氧化物，在试验检测收集到的矿物的放射性时，发现沥青铀矿和铜铀云母矿的放射性比纯铀的放射性更强烈，进而推断其中可能隐藏着另一种能够发射出射线的元素。当他们把杂质一一除去以后，剩下的很小的部分所发出的射线，比铀发出的射线强400倍。他们把这种新元素定名为“钋”。同年12月，居里夫妇又在沥青铀矿中找出了另一种未知元素，起名为“镭”。
钋为银白色金属，能在黑暗中发光。钋的放射性比镭强，可作为放射源，科学研究中通常将其用做α射线源;有时也将钋沉积在铍上，用作中子源。此外，钋也用来消除静电，还可用作航天设备的热源。
镭是荧蓝色或银白色金属，是最活泼的碱土金属。镭在空气中可迅速与氮气和氧气生成氮化物和氧化物，与水反应剧烈生成氢氧化镭和氢气。
镭发出射线的同时，能产生大量的能量。科学家们利用这一特点，开始了对原子能的研究。在镭射线照射下，那些平常不能发射冷光的物质也能发光，如无色玻璃会变成有色的，无色透明的金刚石会变成黑色石墨，掺有镭盐的夜光表指针上能发出黄绿光。另外，镭射线能杀伤恶性肿瘤组织、病菌，在医疗上经常用来医治癌症和皮肤病。
不锈钢的发明
不锈钢是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种合金钢，它具有美观的表面和良好的耐腐蚀性能。它的主要成分是铁和铬。有的还加有其他元素，以获得不同的性能。由于所加元素及比例的不同，迄今已有100多种不锈钢。
不锈钢的发明缘于一次意外。早期炼出的钢有一个大问题，就是容易生锈。那些持续敲打和暴露在湿气中的钢制工具会很快被腐蚀。为解决这个问题，科学家们通过用其他金属与钢相熔合，制成各种抗锈合金。1912年，英国冶金专家亨利·布诺雷把铬与铁熔合起来，生产出一种适合于制造来复枪枪管的合金。后来，布诺雷发现这种铁铬合金对铁锈具有很强的抵抗力。经过反复试验，布诺雷发现加12%的铬炼出的合金钢是最理想的抗锈合金。随后，他用这种强抗锈合金制成了一把刀，这就是世界上第一件不锈钢产品。
不锈钢板
不锈钢有很多种，分类方法也很多。按其化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类;按用途分类，则可分耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等;按功能特点分类，又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等诸多特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等领域中得到了广泛的应用。在运输领域主要有铁道车辆和汽车的排气系统，用于排气系统的不锈钢全世界的年需求约100万吨，这是不锈钢最大的应用领域。近年来，建筑领域对不锈钢的需求急剧增长，主要用于屋顶、大楼内外装饰和结构材料。而在欧美的寒冷地区，为防止高速公路和桥梁的冻结需要撒盐处理，这就加速了对钢筋的腐蚀，因此开始大量使用不锈钢钢筋。新出现的抗菌不锈钢则是不锈钢家族中的新宠，它是在不锈钢中添加一些抗菌的元素，如铜、银等经过特殊处理而成的。这种优良的抗菌自洁性预示着它的应用前景将非常广阔。
显微镜的发明
显微镜是将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察研究的仪器或设备。它把一个全新的世界展现在人类的视野里。它使人们第一次看到了难以计数的“新的”微小的动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。它已成为现代科学不可缺少的实验工具。
第一架显微镜约在1590年由一位荷兰眼镜工匠扬森发明。后来许多科学家对显微镜进行了改进。17世纪时，荷兰人列文虎克研制成功高质量、高倍数的透镜，借此发明了单透镜显微镜。1665年前后，虎克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进，成为现代显微镜的基本组成部分。1931年，德国人鲁斯卡发明了更加先进的电子显微镜，将物质微观世界的研究带入了新纪元。
列文·虎克的显微镜
显微镜可依光源和透镜系统的不同，分为光学显微镜和电子显微镜。光学显微镜是利用自然光线为光源，经过光学玻璃透镜聚焦后，使物体形成物像，以便观察的仪器，有简单显微镜和复式显微镜之分。电子显微镜是利用波长极短的电子束为光源，经电磁透镜聚焦，使极小的物体成像。20世纪80年代末，科学家发明了电子扫描探测显微镜和原子力显微镜。电子扫描探测显微镜通过扫描标本表面的极其敏锐的电子探头，可以“感觉”标本精细的形状。计算机将探头收集到的电子信号转换为三维图像，最后将它们显示在监视器的屏幕上。原子力显微镜通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。
蒸汽机的发明
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械能的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗在1世纪发明的。不过它只是一个玩具而已，没有实用价值。约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。其后，各国科学家都参与进来。1769年英国人詹姆斯·瓦特成功地制造出了早期的工业蒸汽机。瓦特虽不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。1765～1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门蒸汽机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。
自18世纪晚期起，蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用，在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使英国的纺织品产量在20多年内(1766～1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业发展提出了迫切要求。
在船舶上采用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年，经过不断改进，至1807年，美国的富尔顿制成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙”号。此后，蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久。
19世纪初的瓦特蒸汽机
1800年，英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机。1803年，他把它用来推动在一条环形轨道上开动的机车，找来喜欢新奇玩意儿的人乘坐，并向他们收费，这就是机车的雏型。英国的史蒂芬孙将机车不断改进，于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，时速达46千米/时，引起了各国的重视，开创了铁路时代。
蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。它具有可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点，因此被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机。
简单蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成，汽缸和底座是静止部分。从锅炉来的新蒸汽经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。
蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展，但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提出了更高的要求，如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。尽管人们对蒸汽机作过许多改进，不断扩大它的使用范围和改善它的性能，但是随着汽轮机和内燃机的发展，蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐被淘汰。
内燃机的发明
内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
19世纪中期，科学家完善了通过燃烧煤气、汽油和柴油等产生的热转化机械动力的理论，这为内燃机的发明奠定了基础。
活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力，但因火药燃烧难以控制而未获成功。1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在19世纪中叶以前均未付诸实用。直到1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。这台煤气机的热效率为4%左右。英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。1876年，德国发明家奥托运用罗沙的原理，创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为156.7转/分，压缩比值为2.66，热效率达到14%，运转平稳。在当时，无论是功率还是热效率，它都是最高的。
活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它的热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。
早在往复活塞式内燃机诞生以前，人们就曾致力于创造旋转活塞式的内燃机，但均未获成功。直到1954年，联邦德国工程师汪克尔解决了密封问题后，才于1957年研制出旋转活塞式发动机，被称为汪克尔发动机。它具有近似三角形的旋转活塞，在特定型面的气缸内作旋转运动，按奥托循环工作。这种发动机功率高、体积小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便，但由于它燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想，所以还只是在个别型号的轿车上得到采用。
电动机、发电机的发明
电动机也称为“马达”，主要由一系列的线圈和磁铁等部分组成，它是把电能转变成机械能的装置。发电机是一种转动时产生电力的机器。利用电动机可以把发电机所产生的大量电能，应用到生产中去。电动机和发电机的构造基本上一样，但原理却正好相反，电动机是通电于转子线圈以引起运动，而发电机则是借转子在磁场中的运动产生电流。
1820年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，第一次揭示出电与磁之间的密切关系。英国科学家法拉第受此启发，1821年，他成功地使一根小磁针绕着通电导线不停地转动。这个装置就是历史上的第一台电动机。法拉第相信不仅有电流的磁效应，而且也应有磁的电流效应。1831年，法拉第在实验中发现，运动的磁能够产生电流。根据这个原理，法拉第很快就做出一个模型发电机。电动机和发电机的问世预示着人类电气时代的到来。
电动机的核心部分换向器是一种能改变线圈中电流方向的设备。换向器由两个半环组成，每个半环和金属线圈的一端相连。当金属线圈转动时，换向器也跟随这个线圈转动起来。换向器在转动时，滑过两个电刷的接触点。换向器的两个半环分别通过一只电刷和电源相连接。实际应用的电动机不止一个线圈，它由很多个甚至数百个线圈绕在一个铁芯上。线圈和铁芯的这种结构叫转子。利用多匝线圈能增大电动机转动的力量，并使电动机转动更加平稳。
在多数电动机中，磁铁静止不动，而带电的线圈在磁铁中间转动。当电流通过线圈时，线圈就带有磁性。因为异极相吸、同极相斥，因此线圈在固定磁铁间旋转，直到线圈的北极与固定磁铁的南极相对。接着电流的流向发生逆转，由此也导致线圈的两极变动。这时线圈的北极对着磁铁的北极。因为同极相斥，线圈再旋转半圈使两极再次与磁铁两极相反。线圈每转半圈电流就发生逆流，线圈因此就会不停地旋转下去。这就是电动机旋转不停的原理。
发电机是把铜导线绕在铁辊上，由于铁辊旋转，线圈在相对强大的磁场中运动，因而切割磁力线，产生感应电动势，引起电子在电路中运动。如果电子始终朝一个方向运动，那么发电机所发出的电就是直流电;如果电子不断改变运动方向，那产生的就是交流电。
发电厂发电时，机械能使大的涡轮机转动，涡轮机再带动发电机发电。涡轮机由许多叶片组成，看起来就像螺旋桨。并不是所有的涡轮机都是由水来驱动的。从大坝中流出的水、空中的风、来自燃料燃烧形成的蒸汽和海潮都能用来驱动涡轮机转动。
在早期的电动机实验模型研制中，由于使用的电源所提供的电流十分有限，所以由电能通过磁能转化而来的动能也极其微弱，并没有什么应用价值。此时便需要强大的电源来提供电流，这一需求在很大程度上推动了发电机的研制。第一台手摇永久磁铁旋转式的脉流发电机于1832年问世。在这台发电机中，有一种换向器使发电机中产生的交流电能转变为可供当时的工业生产使用的直流电。但是，这种永磁式发电机有两大明显的缺点:第一，它的设备比较笨重，难以通过提高转速来提高功率。第二，它的动力是靠手摇来带动发电机转动，这更限制了转速的提高，不能产生大功率的电流。后来经过一系列革新，永磁式发电机逐渐发展成可供实用的发电机。
X射线的发现
X射线也称伦琴射线，它是在高速电子流轰击金属靶的过程中产生的一种波长极短的电磁辐射。由于X射线是不带电的粒子流，所以不受电磁场的作用，它沿直线传播，并能穿透普通光线所不能穿过的致密物体。这种具有极短波的电磁辐射具有在荧光屏或照相底片上成像的特性。X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线、放射线、电子)之一，这一发现标志着现代物理学的产生。
1894年11月8日，德国物理学家伦琴将阴极射线管放在一个黑纸袋中，关闭了实验室灯源，他发现当开启放电线圈电源时，一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出了荧光。伦琴用一本厚书、2～3厘米厚的木板或几厘米厚的硬橡胶插在放电管和荧光屏之间，仍能看到荧光。他又用其他材料进行试验，结果表明它们也是“透明的”，铜、银、金、铂、铝等金属只要不太厚也能让这种射线透过。伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有极强的穿透力。他经过彻底研究，确认这的确是一种新的射线，伦琴称其为X射线。1895年12月22日，伦琴为他夫人拍下了第一张X射线照片。
由于X射线具有强大的穿透力，能够透过人体显示骨骼，于是人们首先将它应用于骨折的诊断、异物检查等方面。因此X射线迅速被医学界广泛利用，成为透视人体、检查伤病的有效医疗工具。早期医院中的X光诊断装置发出的X射线非常微弱，为了得到清晰的照片，要曝光一个小时以上，而且人体长时间照射X射线也具有一定危险性。1913年美国物理学家克里吉制作出与今天基本相同的X射线管。这是一种经过改进的阴极射线管，大大缩短了曝光时间。X射线透视检查不仅缩短了诊断骨折、异物的时间，还为诊断肺病做出了很大的贡献。此后，法国人西卡尔使用了一种能用于检查子宫和椎管的造影剂。葡萄牙人莫尼兹制出了一种为动脉、静脉血管等进行X射线透视的水溶性造影剂，使X射线的应用范围得到扩展。在相当长的一段时期，X射线诊断仪成为医院中最重要的医疗仪器。
X射线在显示骨骼畸形方面是非常有效的，但是它在显示人体软组织器官和血管方面却不怎么出色。因为在大多数情况下，X射线会直接穿过这些组织而不显示痕迹。因此1905～1962年，科学家们研发了一整套技术，在进行X射线照射之前，用射线透不过的物质(能阻止X射线穿透的液体)来填充软组织和各种管道。这种使X射线“增强”的技术使器官变得显而易见。1962年，冠状动脉X射线摄影法诞生了，它在心脏病的诊断中被证明是极为有效的。
但X射线被人体组织吸收后，对人体健康是有害的。一般晶体X射线衍射分析用的软X射线(波长较长、穿透能力较低)比医院透视用的硬X射线(波长较短、穿透能力较强)对人体组织伤害更大。轻者造成局部组织灼伤，如果长时期接触，可能造成白血球下降，毛发脱落，发生严重的射线病。但若采取适当的防护措施，上述危害是可以防止的。最基本的一条是防止身体各部位(特别是头部)受到X射线照射，尤其是受到X射线的直接照射。非必要时，人员应尽量离开X光实验室。室内应保持良好通风，以减少由于高电压和X射线电离作用产生的有害气体对人体的影响。
X射线的发现对自然科学的发展也有着极为重要的意义。许多科学家投身于X射线和阴极射线的研究，从而导致了放射性、电子以及α、β射线的发现，为原子科学的发展奠定了基础。同时，由于科学家探索X射线的本质，发现了X射线的衍射现象，并由此打开了研究晶体结构的大门。在研究X射线的性质时，人们还发现X射线具有标识谱线，其波长有特定值且与X射线管阳极元素的原子内层电子的状态有关，由此可以确定原子序数，并了解原子内层电子的分布情况。此外，X射线的性质也为研究波粒二象性提供了重要证据。
空中电波——无线电的发明
无线电波是一种存在于我们周围空间的电磁辐射，它产生于电磁场中，可以传送信息。无线电是用无线电波的振荡在空中传送信号的技术设备。因为不用导线传送，所以叫无线电。
俄国科学家波波夫和意大利科学家马可尼都对无线电的诞生做出了重大贡献。1894年，35岁的波波夫成功发明了一台无线电接收机。1895年5月7日，波波夫在彼得堡的俄国物理学会上成功演示了他发明的无线电接收机，发送了“海因里希·赫兹”的报文。这是世界上第一份有明确内容的无线电报。1897年5月，马可尼在英国西海岸布里斯托尔海峡南端的拉握洛克进行了跨海无线电通讯实验。通信试验获得了极大的成功。1898年7月，马可尼的无线电报装置正式投入商用。尽管波波夫成功拍发了世界上第一份无线电报，但马可尼的成就超过了波波夫。马可尼第一个将无线电投入商用，并用于海上救生。1905年，马可尼获得了无线电发明的专利权。
广播电台的产生，是无线电商业民用化的真正开始。美国发明家德福雷斯特制造的三极管，对无线电广播的产生起了很大的推动作用。在无线电广播发射过程中，声波被一支话筒接受后，就被转变成强度不同的电流。电流在经过放大以后，以高频无线电波的形式通过空间发射出去。无线电收音机接收到这些电波以后，通过三极管把它们加以放大，并用扬声器再把它们转变为声波，这样就形成了真正的无线电广播。
无线电的发展和完善是与战争紧密相连的。第一次世界大战时，各国部队配备的通讯装置信号非常微弱，而且战斗飞机与地面的通讯也非常困难。这些情况促使各国科学家加速对无线电的改进。第一次世界大战后，无线电通讯有了进一步的发展，导致了调频无线电出现，它的抗干扰性十分优越。第二次世界大战时，新的通讯和电子设备快速发展起来，近程无线电导航系统得到了运用。战争使人们认识到通讯方式的重要性，于是，无线广播电台、无线电话、无线电视等都得到了迅猛的发展。
蓝天的召唤——飞机的发明
你知道吗?人类第一次开始飞行，是用热气球进行的。
热气球像一只巨大的口袋，口袋的出口朝下，出口下方悬挂载人的吊篮。1783年11月21日，蒙格尔费兄弟用新做好的热气球做载人飞行试验。这只气球高达23米，直径达15米，气球充满热气后，冉冉升空，越过巴黎上空，降落在巴黎的郊外。这次飞行距离1l千米，高度约1000米，时间用了20分钟。
在蒙格尔费兄弟载人飞行试验后不久，用氢气灌制的气球升空试验也获得了成功。当人们对气球飞行充满乐观态度时，困难和失败也随之而来，当气球飞到3000米高度时，乘坐的人冻得脸色发青，耳朵里也剧痛难忍;当飞到6000米高度时，因缺氧而导致乘坐的人呼吸困难，呕吐不止;当气球再往上升，到达9000～10000米高空时，因严重缺氧，人就可能死亡。在1875年的一次飞行中，气球到达10000米的高度，再降落到地面时，3位乘员中死了2位，剩下的1位也已奄奄一息。还有，气球的飞行完全取决于风向、风力，人们无法控制。于是人们渐渐冷静下来，思索着，开始进行新的升空飞行尝试。
经多次试验后，一种新的飞行器——飞艇问世了。飞艇当时也称飞船，它的上升靠一个巨大的气球，气球升到空中后，由装置在气球肚子底下的机器带动螺旋桨，推动飞艇前进。因要带上机器、螺旋桨，所以气球要造得足够大。为减少飞行的阻力，气球的形状也有很大改变，有点像现在飞机机身的样子，但比飞机机身更大，也更胖。第一艘载人飞艇于1851年在法国问世，长44米，直径12米，由一架3马力的蒸汽机推动。1936年，造出了当时世界最大的飞船，它的充气部分长达236米。这个长度相当于现在一艘10万吨级油船的长度。如果放在地上，需要2个半足球场那么大的地方。飞艇具有平衡，省燃料的优点，但体积太大，受风的影响也很大，不易控制。从19世纪末起，人们开始研制飞机，实际的研制并不是以热气球或氢气球的飞行原理为基础的。人们想要的是像鸟那样在天空自由飞行的飞行器。所以，尽管在气球飞行已十分流行的时候，人们还是继续在不断研究古代的飞车、木鸟，想从这上面找到灵感。1891年，一个叫李连塔尔的德国人，根据鸟类滑翔的原理制作了一架滑翔飞机，多次试验均获得成功。在李连塔尔的前后，在欧洲大陆的其他国家和美国，都有不少科学家在研究有动力的飞机。1903年12月17日，人类插上翅膀的日子终于来到了。那一天，由莱特兄弟制造的载人动力飞机首次飞行获得成功。
莱特兄弟名叫威尔伯和奥维尔，出生在美国俄亥俄州的达顿市，父亲是位牧师，家中共有5个孩子，他俩排行第三、第四。威尔伯和奥维尔从小充满好奇心，虽没受过高等教育，可是有一股百折不挠的精神。经过多次试验，哥俩终于制造成功了一架滑翔机。这架滑翔机有两层翅膀，操纵的人俯卧在上面。他们选择了块宽阔的沙滩地，把飞机放在一个小丘上，然后迎着风使劲用绳拉飞机，滑翔机腾空而起。虽然飞的时间不长，可是证明路子是走对了。他们改进了结构，重新制作一架新的滑翔机。这架新飞机能够飞高180米，并可以在空中改变方向。为了研制飞机，他们来到了华盛顿的斯密森研究所，搜集到不少制造飞机的资料。莱特兄弟已具备了制造飞机的能力，开始寻求合适的飞机发动机。但是无人能提供莱特兄弟所要求的发动机，他们只能依靠自己的双手。用了6个星期的时间，莱特兄弟造出一台12马力的内燃机。最后，他们用又轻又结实的木材做机身和机翼的骨架，在机翼上蒙上了布，把内燃机装上了飞机，用链条与2个他们自己研制出来的螺旋桨相连。驾驶员奥维尔躺在飞机上，用手拉动绳索控制飞机。飞机长6.5米，双层机翼，机翼长12.3米。
1903年12月17日，莱特兄弟很早来到海滩，这儿停放着他们心爱的飞机。弟弟奥维尔俯卧在驾驶员的位置上。在众人目光的注视下，他启动了发动机。一阵轰鸣，惊走了海滩附近的飞鸟，飞机全身颤动着。奥维尔加大了油门，螺旋桨越转越快。只见飞机先是动了一下，然后慢慢开始移动。油门又加大了，飞行滑行速度也越来越快。突然，飞机离开了地面，升到离地面约3米的高度。飞机在观众的欢呼声中，向前飞行了30米左右后，平稳地着陆了。成功了!人类终于自己给自己插上了翅膀。人们高兴地拥抱在一起，祝贺试飞成功。接着哥哥威尔伯上了飞机，这次飞机飞了52米。兄弟俩轮换着一共飞了4次，第四次是威尔伯飞行的，飞机在空中飞了59秒，飞了近260米距离。第二天，报纸竞相刊登了这条激动人心的新闻。这架被莱特兄弟称为“飞行者一号”的飞机，至今还保存在华盛顿的斯密森航空博物馆内。人类终于实现了多年的飞天梦想。
电子计算机的发明
电子计算机也叫“电脑”，是一种能够自动、高速、精确地进行各种数值计算、信息存储、过程控制和数据处理的电子机器。早期的计算机主要应用在科学领域，因为科学上有许多繁杂的计算题，人工计算要用好几年，用电子计算机来算则只要几个小时。从第一台电子计算机到现在，计算机技术已有了很大进步，现在它已经进入普通家庭，成为千千万万人离不开的生活、工作伙伴。
1946年，美国著名数学家、计算机科学家冯·诺伊曼发明了世界上第一台数字式电子计算机ENIAC。1944年，诺伊曼作为洛杉矶原子弹研制组的成员之一，在美国阿拉莫斯实验室工作。核武器设计需要大量的数字计算，为此，他中途加入到“埃尼阿克”计算机的研制小组中。1945年，他提出了“程序内存式”计算机的设计构想。这一构想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，成为计算机设计的基本原则。冯·诺伊曼发明的电子计算机采用二进制系统，奠定了现代电子计算机的计算模式，因而人们称冯·诺伊曼为“现代电子计算机之父”。
世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”
电子计算机由硬件和软件两部分组成。硬件是计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看得见、摸得着的实体，如中央处理器(CPU)、存储器、外部设备(输入输出设备等)及总线等。软件是对能使计算机硬件系统高效率工作的程序集合，主要通过磁盘、磁带、程序纸、穿孔卡等存储。可靠的计算机硬件如同一个人的强壮体魄，有效的软件如同一个人的聪颖思维。
计算机自诞生以来经历了四个发展阶段。第一代是从1946年到20世纪50年代末，以电子管为主要应用元件，通常用于科学计算，所研制的都是单机系统。第二代是从20世纪50年代末到60年代中期，以晶体管为主要元件，应用领域扩大到数据处理和工业控制方面，计算机开始向系列化方向发展。第三代是从20世纪60年代中期到70年代初，以中、小规模集成电路为主要元件，机种多样化，外部设备不断增加，软件功能进一步完善，广泛运用于各个领域。第四代即目前被广泛使用的计算机，采用大规模集成电路和半导体存储器。其系统已向网络化、开放式、分布式发展，正发挥着巨大的经济和社会效益。而在未来的信息社会中，计算机将采用超大规模集成电路及其他新的物理器件为主要元件，能处理声音、文字、图像和其他非数值数据，并有推理、联想和学习、智能会话和使用智能库等人工智能方面的功能。
现在，计算机的体积越来越小、容量越来越大、速度越来越快、价格越来越低、准确性越来越高，而且种类繁多。按用途可分为:通用性计算机(应用范围较广泛，适用于科学研究、商业数据处理以及工程设计等领域)和特殊计算机(根据特殊目的而设计的计算机，例如飞弹导航、飞机的自动控制以及冷气机的温度控制等);按功能、价格、速度及容量可分为:超大型计算机(国防军事之用)、大型计算机(大型企业使用)、中型计算机(中小型企业办公使用)、迷你计算机(飞航管制、卫星地面接受站)和微型计算机(又称个人计算机或家用计算机，适于日常生活小量处理)。
太阳能的利用和发展
太阳是离地球最近的一颗恒星，是个在不断进行核聚变反应的巨大炽热的球状气团。由于其内部深处的极高温度(约20兆度)和极高压强(约2×1016帕，相当于2000亿大气压)，使原子的热核反应得以不断进行，从而通过太阳表面以光的形式向宇宙空间辐射出巨大的能量，这就是太阳能。太阳能有取之不尽、就地取用、无需搬运、分布广泛、取用方便、可再生及无污染等优点，具有巨大的潜力和前景。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤所产生的能量。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳，即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能范围非常大，狭义的太阳能则仅限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
我国是最早利用太阳能的国家，其历史可追溯到约2700年前。在周代，中国人即能利用凹面镜的聚光焦点向日取火。这是较原始的太阳能利用。我国最早研究太阳能的学者是四川洪雅县的肖开泰。他深信太阳能的威力，自筹资金，从国外买来有关的仪器设备，研制出了一面小型聚光镜，利用太阳能来烹、煮、烘、烤各种食物，经过45次调整试验，获得了成功，这可以说是我国最早的太阳灶了。它与现代太阳灶的原理相同，形状像一把倒撑着的伞一样。
太阳能集热板
对太阳能的利用主要是对太阳能的光热利用，太阳能热水器、太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干煤系统、太阳能土壤消毒杀茵技术等均是利用太阳光热能的仪器，它们均成效显著。太阳能热发电是太阳能热利用的一个重要方面，根据集热方式不同，又分高温发电和低温发电。美国、日本、意大利等国在太阳能热发电方面较领先。若能用太阳能全方位地解决建筑内热水、取暖、空调和照明用能，这将是最理想的方案，太阳能与建筑一体化的研究与实施，是未来太阳能开发利用的重要方向。
从太阳能辐射中采集电力通常有两种方法。最广泛的是太阳能电池或光电池。太阳能电池是一种可以把光能转变为电能的半导体片。最初，光电池是被用来向卫星和空间探测器提供能源而开发的，但是现在从计算器到实验汽车的许多实物中都可以看到它。而最有前景的大规模能量采集方式是太阳熔炉。这种太阳熔炉使用巨大的名为逐日镜的倾斜反光镜阵列，它可以跟随太阳照射的方向转动，把太阳光线聚集在一个收集器上。收集器一般安放在远离地面的塔上。流经收集器的水迅速地沸腾，蒸汽膨胀的力量可以用来推动涡轮旋转。涡轮带动发电机发电，其方法与许多其他类型的电站是相同的。
万能“人类”——机器人的发明
机器人是一种自动化的机器。比较特别的是，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。它由电子计算机控制，能代替人做某些工作。机器人技术综合了多学科的科研成果，它在各个应用领域的不断扩大，引起人们重新认识机器人技术对人类生活的作用和影响。
机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。
执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。
驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。
检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。另一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而大大提高机器人的工作精度。
控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制，即采用多台微机来完成机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，作为上级的主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息;作为下级从机，各关节分别对应一个CPU(中央处理器，微机的心脏)，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。
喷涂机器人
机器人的历史并不算长。1959年，美国人英格伯格和德沃尔联手制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。这种机器人能够按照程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，具有通用性和灵活性。因此，它成为世界上第一台真正的工业机器人。
机器人从应用环境出发分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有自成体系的趋势，如服务机器人，水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们研发了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器人。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强了，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
火箭的发明
所谓火箭是指依靠火箭发动机向后喷射燃气产生的反作用力而推进的飞行器。它自身携带燃料与氧化剂，不需要空气中的氧助燃，既可在大气中，又可在没有大气的外层空间飞行。现代火箭是一种快速远距离投送工具，可用于探空，发射人造卫星、载人飞船、航天站以及助推其他飞行器等。
火箭起源于我国，是我国古代重大发明之一。直到现代工业的兴起，火箭才开始真正得到实际应用。俄国科学家齐奥科夫斯基于1930年发表了论文《利用喷掘工具研究宇宙空间》以及以他名字命名的公式，奠定了火箭液体发动机的理论基础。美国科学家戈达德于1926年研制出了世界第一枚液体火箭。1934年，德国的布劳恩则研制出了现代导弹的鼻祖——“V—2”导弹。第二次世界大战后，苏联和美国相继研制出包括洲际导弹在内的各种火箭武器和运载火箭。
“V—2”导弹
火箭的种类很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的。其结构包括:动力装置，是发动机及其推进剂供应系统的统称，是火箭赖以高速飞行的动力源;制导系统，可以保证火箭在飞行过程中不致翻滚，而且准确地导向目标;箭体，是火箭不可缺少的组成部分，火箭的各个系统都安装其上，并容纳大量的推进剂，箭体结构除要求具有空气动力外形外，还要求在完成既定功能的前提下，重量越轻越好，体积越小越好。此外，火箭还有电源系统，有时还根据需要在火箭上安装初始定位定向、安全控制、无线电遥测以及外弹道测量等附加系统。火箭是靠火箭发动机向前推进的。火箭发动机点火以后，推进剂里液体的或固体的燃烧剂加氧化剂，在发动机的燃烧室里燃烧，产生大量高压燃气;高压燃气从发动机喷管高速喷出，所产生的对燃烧室(也就是对火箭)的反作用力，就使火箭沿燃气喷射的反方向前进。
近几十年来，火箭技术得到了飞速发展和广泛应用，其中尤以各种可控火箭武器和空间运载火箭发展最为迅速。各类火箭武器正向高精度、反拦截、抗干扰和提高生存能力的方向发展。在地导弹基础上发展起来的运载火箭，已广泛用于发射各种卫星、载人飞船和其他航天器。现在，运载火箭正朝着高可靠性、低成本、多用途和多次使用的方向发展。火箭技术的快速发展不仅将提供更加完善的各类火箭武器，还将使建立空间工厂、空间基地以及星际航行等设想成为可能。
宇宙飞船的发明
宇宙飞船是以多级火箭作为运载工具，从地球上发射出去，能在宇宙空间航行，能保障宇航员在外层空间生活和工作，能执行航天任务并返回地面的航天器。它的运行时间有限，是仅能使用一次的返回型载人航天器。宇宙飞船也可以做往返于地面和空间站之间的“渡船”，还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行。
宇宙飞船一般由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱、对接舱等部分组成。登月飞船还配有登月舱。返回座舱是宇宙飞船的核心舱段，也是整个飞船的控制中心。返回座舱除要适应起飞、上升和轨道运行阶段的各种外力和环境条件外，还要承受再入大气层和返回地面阶段的急剧减速和气动加热。飞船的轨道舱里面装有各种实验仪器和设备。其服务舱对飞船起服务保障作用，而对接舱是用来与空间站或其他航天器对接的舱段。
人类第一艘宇宙飞船诞生于苏联科学家们的手中。
“阿波罗11号”宇宙飞船升空
20世纪50年代，苏联政府拨出大量资金作为宇宙飞船的研制经费。经过苏联科学家们的努力，人类第一艘宇宙飞船“东方1号”诞生了。它由两个舱组成，上面的是密封载人舱，又称航天员座舱。这是一个直径为2.3米的球体。舱内设有能保障航天员生活的供水、供气的生命保障系统，以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射座椅系统。另一个舱是设备舱，它长3.1米，直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动火箭系统，以及供应电能的电池、储气的气瓶、喷嘴等系统。1961年4月12日，“东方1号”的宇宙飞船载着苏联宇航员尤里·加加林向太空出发了。这艘满载人类梦想的宇宙飞船成功地在外层空间绕地球一圈，飞行了1小时48分钟。“东方1号”宇宙飞船的航行成功，意味着人类已经可以飞出地球，在宇宙空间中航行了。美国在1969年研制成功了“阿波罗11号”宇宙飞船，并在当年的7月16日发射了载有3名宇航员的宇宙飞船。经过73小时的飞行后，宇宙飞船到达了月球，完成了人类历史上的首次登月。
至今，人类已先后研究制出三种构型的宇宙飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。其中单舱型最为简单，只有宇航员的座舱，美国第1个宇航员格伦就是乘单舱型的“水星号”飞船上天的;双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成的，它改善了宇航员的工作和生活环境，世界第一个男女宇航员乘坐的苏联“东方号”飞船、世界第一个出舱宇航员乘坐的苏联“上升号”飞船以及美国的“双子星座号”飞船均属于双舱型;最复杂的就是三舱型飞船，它是在双舱型飞船基础上或增加1个轨道舱(卫星或飞船)，用于增加活动空间、进行科学实验等，或增加1个登月舱(登月式飞船)，用于在月面着陆或离开月面，苏联的联盟系列和美国“阿波罗号”飞船是典型的三舱型。联盟系列飞船至今还在使用。我国的神舟六号宇宙飞船也属于三舱型。
人造卫星的发明
人造卫星是用火箭发射到太空，环绕地球在空间轨道上运行(至少一圈)的无人航天器。
神舟六号宇宙飞船
1957年10月4日，苏联拜科努尔航天中心的人造卫星发射塔上，竖立着一枚大型火箭。火箭头部装的是世界上第一颗人造卫星。这颗卫星直径只有0.58米，重83.6千克，在密封的铝壳内，装着一节化学电池、一支温度计、一台双频率的小型发报机。尽管这颗人造卫星在今天看来是那么“简陋”，在天空也只逗留了92天，但它却“推动”了整个地球，推动了各国发展空间技术的步伐。继苏联后，美国于1958年2月1日成功发射了世界上第二颗人造卫星。我国于1970年4月24日发射了“东方红1号”人造卫星，截止到2008年，我国共成功发射了98颗不同类型的国产人造卫星和27颗国外卫星。
人造卫星由包含各种仪器设备的若干系统组成，它们可分为专用系统和保障系统。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，大致可分为探测仪器、遥感仪器和转发器三类。保障系统主要有结构系统、热控制系统、电源系统、无线电测控系统、姿态控制系统和轨道控制系统。有些卫星还装有计算机系统，用以处理、协调和管理各分系统的工作。返回型卫星还有返回着陆系统，它由制动火箭、降落伞和信标机组成。
人造卫星的轨道是一条封闭的曲线。这条封闭曲线形成的平面叫人造卫星的轨道平面，轨道平面总是通过地心的。人造卫星轨道按离地面的高度，可分为低轨道、中轨道和高轨道;按形状可分为圆轨道和椭圆轨道;按飞行方向可分为顺行轨道(与地球自转方向相同)、逆行轨道(与地球自转方向相反)、赤道轨道(在赤道上空绕地球飞行)和极地轨道(经过地球南北极上空)。
人造卫星的轨道应根据其任务和应用要求来选择。例如，对地面摄影的地球资源卫星、照相侦察卫星常采用圆轨道;若为了尽量扩大空间环境探测的范围，卫星可采用扁长的椭圆轨道;为了节省发射卫星时消耗的能量，常采用赤道轨道和顺行轨道;对固定地区进行长期连续的气象观测和通信的卫星，常采用地球静止卫星轨道;需对全球进行反复观测的卫星可采用极地轨道。
我国第一颗人造卫星
目前，人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。各种各样的人造卫星为人类开发利用太空高远的位置资源做出了重要贡献。
人造卫星观测天体不受大气层的阻挡，可以接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测。人造卫星的飞行速度高，一天可绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取地球的大量信息。人造卫星在静止轨道上可以观测到40%的地球表面，这对通信非常有利，可实现全球范围的信息传递和交换。人造卫星能飞越地球任何地方，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行探测。此外，人造卫星还可用于天文观测、空间物理探测、全球通信、电视广播、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量、搜索营救等方面。