协作机器人和人类一起工作

在芝加哥举行的2015年自动化大会上，一个主要的讨论话题是
人机交互。在先进自动化协会(A3)题为“协作机器人:我们将走向何方”的演讲中，四位演讲者正面回答了这个问题:机器人能否被创造出来并被编程，安全地与人类一起工作?如果它们能与人类合作执行任务，并协助人类完成日常任务呢?所有四位发言者都认为，协作机器人的潜力是巨大的，目前正在进行的研究和开发将对制造业创新的光明未来大有帮助。

机器人和人一起在工厂车间工作

Rethink Robotics公司的首席营销长劳顿(Jim Lawton)说，工业机器人占机器人销量的98%，而在美国销售的机器人中有65%来自汽车行业。机器人被用于提高工厂车间的效率，并可以执行在设置和编程后无需人工帮助或协助即可重复执行的任务。

当机器人开始在装配线和工厂中处理任务时，它们被设计为操纵和移动物体。它们更大，有很多部件。随着机器人的进步，机械结构变得更简单，技术也被用来执行任务，比以前更精确。

劳顿表示，虽然机器人非常擅长处理自动化任务，但工厂中90%以上的任务都不是自动化的。

劳顿说:“为了实现最后90%的自动化，需要构建半结构化的环境，这样机器人和工人就可以安全地在同一个空间里工作。”

能够与人类一起工作和发挥作用的协作机器人将大大有助于解决其中一些挑战。劳顿认为，虽然协作机器人现在将被用作替代品，但由于软件和技术的发展，最终它们将被用于我们目前甚至无法考虑的领域。他认为，更智能的机器人将能够运用常识，并能够适应不断变化的情况。

ABB机器人公司小型机器人全球产品经理菲尔·克劳瑟(Phil Crowther)表示，这将大大消除人们对工厂机器人的一些先入之见。

“人们认为它们很难编程，也很难使用。他们希望设计师能让设计变得简单。”

说到机器人，还有其他一些误解。根据先进自动化协会(A3)的一项调查，只有35%的消费者认为与机器人一起工作是安全的，约70%的消费者认为自动化程度的提高不会对经济产生积极影响。

科技及安全发展

Crowther说，安全和协作的机器人将显著减少20%-30%的占地面积和安装成本。软件开发减少了硬件开发，从而节省了总体成本。因此，对于普通用户来说，机器人的使用将变得不那么具有挑战性，因此，在工厂车间里，机器人将变得更加灵活和有用。

材料和技术的发展也有助于降低成本。人们正在研制更强、更轻的新型材料。传感器的价格在过去几年里一直在下降，现在它得到了视频游戏行业的帮助。微软(Microsoft)等公司正在帮助设计传感器，让机器人更好地感知周围的环境。微软为Xbox 360和Xbox One视频游戏机开发了Kinect。

这对工人的安全很重要，正如Crowther在一系列短视频中演示的那样。如果人类和机器人要一起工作，那么机器人需要能够感知周围的环境，并在人类靠得太近时进行调整或关闭。

然而，这并不意味着机器人永远是100%安全的。例如，人类的脸或脖子显然比肩膀更脆弱，即使机器人可以限制其速度或力量，机器人的工具或它所持的东西也可能造成伤害。克劳瑟说:“即使使用协作机器人，风险评估仍将存在，但我们需要找出提高安全性的解决方案。”当机器人和人类共享同一空间时，相关标准正在制定中，以提供指导并降低风险。

开发和适应机器人的思想

当涉及到协作机器人时，认知计算等概念得到了更多的关注和发展。通过深度学习和高级分析，认知计算可以让机器更像人类一样思考。

“能动性或自由意志定义了我们作为人类，”劳顿说。“这也赋予了我们创新能力，让我们脱颖而出。机器人有多少程序就有多少能动性。”

通过编程和开发，一个协作机器人可以交互并获得代理。劳顿说，通过使代理成为可能，协作机器人可以提供驱动创新的能力。

研究人员正在研究开发这种机构，帮助机器人更像人类一样思考。麻省理工学院的朱莉·沙阿教授正致力于开发能与人类一起工作和运作的机器人，并能适应轻微的干扰。即使机器人被编程来执行一项任务，它也并不总是完美地工作。有时，机器人无法正确安装某个部件，或者在最后一刻发生了变化，被人类注意到了。当人类进入工作空间时，机器人会自动关闭，而不是像人类那样继续前进并适应新任务。沙阿和她的团队正在研究能够适应这些干扰的机器人，这样生产就不会停滞。

沙阿说，挑战在于编程并教机器人预测有人会在何时何地出现，然后根据需要重新执行任务。这就要求你能够准确地预测一个人会做什么。该团队能够开发出机器学习算法，可以在400毫秒内预测某人的位置，准确率为80%。

尽管如此，即使在情况最好的时候，人类的行为也是不可预测的。机器人可能能够预测一个人做什么，但另一个人可能会做完全不同的事情。目前，“最好的团队成员是那些能够预测队友的反应和步骤的人，”Shah说。

下一次工业革命

万能机器人公司首席技术官Ebsen Ostergaard认为，我们正处于第五次工业革命的风口上。他认为，第四次革命是随着工业物联网(IoT)的出现而到来的。制造业的变化，以及我们在10年前也只能想象的互联能力，极大地提高了效率。然而，他说，所有这些效率和互联能力都是以牺牲制造的个性化元素为代价的。

奥斯特加德认为，第五次工业革命的重点将不是大规模生产产品，而是针对少数用户定制或个性化产品。他举了在世界各地涌现的微型啤酒酿造商的例子，以及它们在消费者——尤其是年轻消费者——中的受欢迎程度。他展示了一段名为Yooshu的公司的短视频剪辑，该公司在一个售货亭使用机器人，结合激光和增材制造技术，为特定的穿着者定制人字拖。

奥斯特加德说:“它的价格可能要高出三到四倍，但它的背后是真正的工艺。”“消费者也意识到了这一点。”

协作机器人可以在这场工业革命中发挥关键作用，帮助人们快速有效地设计和制造这些可定制的产品，而不管公司的规模大小。协作的设计也为每个人使用，而不仅仅是专家。Ostergaard表示，协作机器人可以为每个人提供自动化，它们可以为生产公司提供低总拥有成本(TCO)的优势。

“制造业需要这种技术。有如此多的潜力，我们需要采取务实的方法，”Ostergaard说。

劳顿同意了。“这不是明天，也可能不是下周或下个月，但协作机器人的可能性是无限的，未来将是一个真正令人兴奋的未来。”

- Chris Vavra是制作编辑。控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

关键概念

• 公司和研究人员正在努力使人类和机器人一起工作更安全。
• 在教机器人人类行为和教它们预测人类下一步要做什么方面已经取得了进展。
• 第五次工业革命将涉及专注于为个人定制的制造业，而不是大规模生产。

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