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人類(lèi)交互機(jī)器人如何才能實(shí)現(xiàn)

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安全而高效的人類(lèi)交互機(jī)器人或稱(chēng)為協(xié)作機(jī)器人(coboTIcs),將會(huì)對(duì)組裝生產(chǎn)線、家務(wù)勞動(dòng)服務(wù)、健康保險(xiǎn)領(lǐng)域以及物流產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革新作用。汽車(chē)制造商和航空航天設(shè)備生產(chǎn)商都已經(jīng)大規(guī)模引用自動(dòng)化的機(jī)器人系統(tǒng),英國(guó)航空公司(BAESystems)在本月早些時(shí)候也宣布了要使用協(xié)作機(jī)器人來(lái)建造軍用飛機(jī)的計(jì)劃。   隔離   但截至目前,工業(yè)機(jī)器人在與人類(lèi)共享空間方面仍談不上安全可靠——僅美國(guó)市場(chǎng),每年因機(jī)器人造成的意外死亡就有20多起——因此大多數(shù)時(shí)候,機(jī)器人活動(dòng)的區(qū)域是需要用屏障圍護(hù)起來(lái)的。它們?cè)诎徇\(yùn)重物等單一操作上,非常高效實(shí)用。但是它們只能進(jìn)行盲目且沒(méi)有智慧移動(dòng),因此在過(guò)程中一旦觸碰到人,就很可能造成嚴(yán)重事故,甚至導(dǎo)致死亡。德國(guó)弗勞恩霍夫研究所工廠操作和自動(dòng)化研究員JosSaenz表示。   與早期機(jī)器人不同,協(xié)作機(jī)器人安裝有傳感器并具備安全特性,能有效地偵測(cè)周?chē)霈F(xiàn)的人及作出相應(yīng)反應(yīng)。這樣的設(shè)計(jì)讓人和機(jī)器人組成了完美搭配:后者的強(qiáng)度和精確度配合前者的視覺(jué)、感知、思維和適應(yīng)力將可釋放出更高效的生產(chǎn)力。人與機(jī)器人的組合至少在現(xiàn)在而言是融洽的,因?yàn)槿祟?lèi)具備的很多技能如今并不可以通過(guò)程序被創(chuàng)造出來(lái)。有很多的經(jīng)驗(yàn)和非書(shū)本上的知識(shí)是沒(méi)有辦法用程序代碼表達(dá)的。譬如,一個(gè)工人可以察覺(jué)得到某些狀況不對(duì),或者電鉆的震動(dòng)不合往常,或者某個(gè)材料太硬。Saenz表示,想要通過(guò)文檔的形式把這些記錄下來(lái),將很難做到。   避免受傷   在利用協(xié)作機(jī)器人方面走得比較靠前的是BMW。2013年,BMW為旗下位于美國(guó)南加州的工廠安裝了由丹麥 UniversalRobots公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的機(jī)器人。該機(jī)器人可以在工人手握車(chē)門(mén)組件的情況下,通過(guò)噴射膠水以幫助完成汽車(chē)車(chē)門(mén)的隔離和水封操作。沒(méi)有這些機(jī)器人,傳統(tǒng)的手工操作將十分費(fèi)力,并且還可能會(huì)導(dǎo)致手腕職業(yè)傷。我們感興趣的是人體工學(xué)和安全性。機(jī)器人可以生產(chǎn)線上進(jìn)行推拉這樣重復(fù)性的操作而不受到傷害。BMW組裝和物流部門(mén)負(fù)責(zé)人RichMorris表示,這些機(jī)器人與工人協(xié)同工作,工人們都愛(ài)死它了。但是當(dāng)一個(gè)工人距離機(jī)器人太近了會(huì)怎樣?機(jī)器人首先會(huì)警告說(shuō)你靠得太近。Morris表示,然后它會(huì)停止當(dāng)前操作。   今年,機(jī)器人又被應(yīng)用到了另一人體工程學(xué)繁重的任務(wù)上:向車(chē)底盤(pán)的孔內(nèi)插入硬橡膠。很多工人在做這件事時(shí)導(dǎo)致大拇指受傷。Morris解釋道。起初,BMW通過(guò)3D打印開(kāi)發(fā)了保護(hù)骨骼來(lái)支撐手指,但如今擁有超級(jí)拇指的協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)完全接管了這項(xiàng)任務(wù)。   通過(guò)示范來(lái)學(xué)習(xí)   最高級(jí)的協(xié)作機(jī)器人在功能上是靈活的,因此同一款機(jī)器人型號(hào)可以輕松的跟進(jìn)任務(wù)的不同而重新切換模式,如排列任務(wù)、裝卸貨任務(wù)以及處理原材料任務(wù)等模式。RethinkRoboTIcs設(shè)計(jì)的Baxter機(jī)器人擁有兩只機(jī)械臂和一個(gè)動(dòng)態(tài)表情面部(屏幕)。該機(jī)器人可以通過(guò)被示范訓(xùn)練來(lái)學(xué)習(xí)執(zhí)行各類(lèi)任務(wù):人類(lèi)可以控制機(jī)器人的手臂,并指定一系列動(dòng)作,機(jī)器人會(huì)記住并重復(fù),從而達(dá)到示范學(xué)習(xí)的目的。而頭部的屏幕則會(huì)通過(guò)表情提示告知周?chē)娜水?dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù),或者正遭遇的問(wèn)題。   首個(gè)脫離實(shí)驗(yàn)室并投入實(shí)際使用的Baxter,是2015年2月由澳大利亞糖果巨頭HaighsChocolates引進(jìn)的巧克力挑揀機(jī)器人。該機(jī)器人與其他工廠工人協(xié)同工作,全程無(wú)保護(hù)無(wú)隔離。   靈活性和精度   協(xié)作機(jī)器人下一個(gè)主要適用領(lǐng)域是消費(fèi)者電子品的組裝生產(chǎn),該行業(yè)目前主要依賴(lài)人力。今年3月,Baxter迎來(lái)了一個(gè)一只手的小兄弟Sawyer,該機(jī)器人被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行電路板測(cè)試和機(jī)器操作等目的。此外,幾乎同一時(shí)間,總部在瑞士蘇黎世的abb公司也推出了名為YuMi的機(jī)器人,該機(jī)器人配有大量傳感器,可以精準(zhǔn)地將線穿過(guò)縫衣針。YuMi的小尺寸和移動(dòng)范圍等特點(diǎn)讓其成為了小型組裝生產(chǎn)線的完美搭配,譬如智能手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等。這些特點(diǎn)對(duì)于在工廠中最大化利用空間,以及在小型工作室中安裝機(jī)器人是至關(guān)重要的。ABB營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)主管StevenWyatt表示。   一旦協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)界廣泛裝配并完成測(cè)試,它們就有可能會(huì)立即出現(xiàn)在家庭市場(chǎng)上,當(dāng)然這其中也有不少特別的挑戰(zhàn)。在工業(yè)環(huán)境中,會(huì)出現(xiàn)的人類(lèi)通常都是18歲以上的成年人,足夠理解工作環(huán)境中穿戴護(hù)目鏡和硬皮鞋的重要性。但是在家庭環(huán)境下,一切都會(huì)變得不同,譬如寵物和小孩會(huì)在地上滾爬等。Saenz指出,不過(guò)家庭市場(chǎng)卻是一個(gè)更大的市場(chǎng)。

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