关于机器人如何自我（wǒ）编（biān）程（chéng）？

几十年来，机器人技（jì）术的故事一直是（shì）一（yī）样的：您需（xū）要大量（liàng）的（de）批量生产才能获得任何（hé）收益。在（zài）许多（duō）领域，机器人技术一直是仅限于大规模制造商的游戏，而（ér）任何生产各种SKU的商店（diàn）都被排除在外。

高产品组合的制造（zào）商避免（miǎn）在许多应用中使用机器（qì）人。造成这种情况的主要原因不是机（jī）器人本身（shēn）的成本，而是适应机器人环境（定位夹具）的（de）成（chéng）本以及对其编程的成本。

大（dà）多数高产（chǎn）品组合环境不断变化。可（kě）移动（dòng）的夹具，错（cuò）误地挂在（zài）传送带上的物体或任何（hé）侧向放（fàng）置的设备都可能使传（chuán）统编程的（de）机器人（rén）完全无法（fǎ）进入。价（jià）值50,000美元的机器人可能只为一项任务，零件（jiàn）或操作就需要（yào）15万美元（yuán）或更多的集成成本。如（rú）果应用程序需要（yào）复杂的零件（jiàn）或批次更（gèng）改，则成（chéng）本（běn）可能会激增。

这并没有阻止制造商（shāng）开展工作，但是随着技术工人不（bú）断面临的挑战，机器人（rén）技术的成本必须快速下降，其（qí）中包括编程（chéng）成本。大多（duō）数机（jī）器人都定（dìng）位在六个轴上（shàng），需要对它们进行编程说明。这包括每个机器人关（guān）节（jiē）的位置和（hé）机械限制。在大（dà）多数情况下，指令必须精确（què）到（dào）毫（háo）米。

但是，借助人工智能（AI），对于高（gāo）产品组合的制造（zào）商来说，自（zì）动化的（de）成本效（xiào）益方程可能会发生巨大变（biàn）化。那是因为现（xiàn）在有些（xiē）机器人正在有效地自我编程

“什（shí）么”与（yǔ）“如何”

假（jiǎ）设您要一位同（tóng）事在休息后的回程中（zhōng）为您买咖啡（fēi），对于（yú）一个人（rén）来说，非常容易。但是对于机器人来说，您需要特（tè）定的说明：“走进这扇门，沿着90英尺的高度走下去，走（zǒu）几（jǐ）分钟，然后回去，在最左边拿一杯咖啡在柜台的另一边，沿（yán）着90英尺的大（dà）厅往回（huí）走，重（chóng）新进入工作（zuò）区，然（rán）后把咖啡放（fàng）到我手中（zhōng）。”并且，如果自您上次（cì）看到咖（kā）啡机以来一直有人（rén）移动咖啡机，则操作将失败（bài）。

近年来，制（zhì）造商已通过以下三种方式之一对机器（qì）人进行（háng）了编程：使（shǐ）用示教器进（jìn）行顺序编程（chéng），运动学（xué）操（cāo）纵以（yǐ）及离线编程。示（shì）教（jiāo）器（qì）的进步已经尝（cháng）试（shì）使机器人编（biān）程更加直（zhí）观。通过（guò）运（yùn）动学操作，操（cāo）作（zuò）员（yuán）可以物理定位机器（qì）人（rén）并记录位置（zhì），从而使情况变得容易一（yī）些（xiē）。尽管程序确（què）实需要考虑速度和（hé）机器人的（de）机械限（xiàn）制，但还（hái）是从中得出了路径。离线编程和（hé）仿真可（kě）以节（jiē）省车间编程时间，但是操作员会花（huā）时间进（jìn）行验证，重写和（hé）修改程（chéng）序，以解决仿真环境与实（shí）际环境之间的差异（yì）。

在（zài）所有这些情（qíng）况（kuàng）下，程（chéng）序员都在告（gào）诉（sù）机器人“如（rú）何（hé）”执行其任务（wù）-像获取咖啡的详细说（shuō）明一（yī）样（yàng）。自编程机（jī）器人技术采（cǎi）用根本不同的方法（fǎ）。无需告诉他们如何（hé）做。相（xiàng）反（fǎn），只需要告诉他们“做（zuò）什么（me）”即可（kě）。

什么是自编程机器人（rén）？

自编程（chéng）机器人会自动生成任务计划（huá）。它感知（zhī）环境，在可能的范围内了解（jiě）过程约束（shù），然（rán）后在（zài）不需要人（rén）工干预的情况下执行任务。

与传统的工业自（zì）动化不同，自编程机器人被赋予特定的“目标（biāo）”，例如（rú）任务描（miáo）述，例如“油漆该表面”。AI会考（kǎo）虑机器人的规格和限制，例如允许移动的速度以（yǐ）及（jí）正在处理的对象的位置；然后（hòu），它（tā）会实时为每个（gè）零件创建有效的计划。

机器人在（zài）航（háng）空航（háng）天零件（jiàn）上进行（háng）粉末喷涂，并（bìng）在其旁边（biān）显示（shì）了对（duì）同一过程（chéng）的仿真-所有（yǒu）这（zhè）些过程都是实时自动编程的。照片由Omnirobotic提供

自编程机器人使用人类眼睛（jīng）的方式相（xiàng）同，它使用3D视觉感知（zhī）对（duì）象前方的各个方面，例如对象的（de）形状，大小和相对（duì）位置。机器人（rén）将（jiāng）所（suǒ）有这些信息与分配的任务（wù）相关联，然后（hòu）使用基于AI的（de）算（suàn）法对信息进行解释（shì），并（bìng）找出（chū）实现目标（biāo）的最（zuì）有（yǒu）效途径。这可能包括物体运（yùn）动的情况，例（lì）如（rú）钩在连续（xù）移动的输（shū）送线上的钣金零件。

当（dāng）机器人为任（rèn）务（wù）生成自己（jǐ）的程序时，它将（jiāng）使用来自3D视觉（环境的“数（shù）字孪生”）的信息（xī）来验证计（jì）划（huá）的每个部分。这种AI的运作方式类似（sì）于熟（shú）练的操作员如何使用其（qí）眼（yǎn）睛和大脑。它适应于其前面的对象的位置，方向和形状的变化（huà）。

喷涂工艺的潜力

高产品组合制造商（shāng）可以（yǐ）在（zài）各种操作中部署自编程机器人。例如，这种机（jī）器人现在被用于喷涂航空零件。

一般（bān）而（ér）言（yán），喷涂工艺（yì）是自编程（chéng）机器人（rén）技术进（jìn）入市场的最快途径。粉末涂料，液体（tǐ）喷（pēn）涂，喷丸，喷砂（shā），热喷涂和点胶均适用，主要（yào）是因为在几毫（háo）米范（fàn）围（wéi）内（nèi）就可以依靠视觉（jiào）传感器和机器人精度（dù）。特别是对于粉（fěn）末涂料和液体喷涂（tú），自编程机器人首先投入使用，因为（wéi）对解决方案的（de）需求是如此之高。

对（duì）于（yú）工业喷漆和粉末涂料（liào），挑（tiāo）战是三重（chóng）的：如何实现高质量的输出，如何限制昂贵的（de）返工并保护工人的健康和安全？随着工作的进行，工人不仅变得疲倦，而且视（shì）力和准确性也（yě）下降，工作的（de）一致性也受（shòu）到影响（xiǎng）。返（fǎn）工成本可能（néng）很高，有（yǒu）时足以使整个批次（cì）无利可图。如果（guǒ）不遵循正确的安全性和人（rén）体工程学规范，则在某些工业喷（pēn）漆和粉末涂料环（huán）境中（zhōng）长期使用可能会导致呼吸系统疾病，整（zhěng）形外科挑（tiāo）战和（hé）慢性（xìng）疼（téng）痛。

对于自编程机器人，一旦设（shè）置了视觉（jiào）传感器，只要（yào）接受定期维护（hù），其精度就不会降低到（dào）其校（xiào）准（zhǔn）值（zhí）以下，这不超过大（dà）多数工业机（jī）器人所需的有限维护。机器（qì）人无（wú）需戴口罩或使（shǐ）用空气过（guò）滤系统，并且它们不会长期（qī）滋生困扰许多（duō）熟练工（gōng）人的疾（jí）病。

当今的传（chuán）感器可（kě）以克服照明和（hé）反（fǎn）射率（lǜ）方面的挑战（zhàn），并且（qiě）机器人（rén）可以以高线速度运行，并且可以（yǐ）将各种零件放置在（zài）任（rèn）何（hé）方向上。自（zì）编程机器人使用启发（fā）式方（fāng）法来确定其喷（pēn）涂的（de）涂料量（liàng）和产生的（de）覆盖量（liàng）。目的是用最少的粉末（mò）浪费获得尽可（kě）能（néng）一致的（de）光洁度。

液体绘（huì）画确实增加了（le）一些额外的复杂性（xìng）。例如，如果机器（qì）人（rén）暂停或（huò）反复经过某个地点（diǎn），则系统必须考虑油漆滴落的风（fēng）险，这最终成为一个附加（jiā）变（biàn）量。但（dàn）是，一（yī）旦考虑了此变量（liàng），机器人（rén）就可（kě）以实（shí）现高一（yī）致性，精度和可重复性。

除了基于喷雾的应用程序之外（wài），自（zì）编程（chéng）机器人可以做什么也没有（yǒu）任何限（xiàn）制。还有要做的更多（duō）工作。传感器（qì），夹具（jù）和其他组件必须具（jù）有成本效益，制造商需要能够快速部署这些机器人（rén）系统（tǒng）。

例如，诸（zhū）如焊接，研磨和（hé）抛光（guāng）之类的接触过程比（bǐ）诸如喷漆或粉末涂料之（zhī）类的喷涂（tú）过程需要（yào）更高的精（jīng）度。这仅意味着需要设计其他（tā）解决方案。即（jí）便如此，自编程机器人（rén）的（de）原（yuán）理仍（réng）然存在。

粉末（mò）涂料是自动化的成（chéng）熟应用，因为它（tā）涉及到将工人放（fàng）置在经过多年暴（bào）露会导（dǎo）致健（jiàn）康（kāng）问题的（de）环境中（zhōng）。盖蒂图片社

大批量/小批量生产的AI

通过使AI发挥作用，制造商可以（yǐ）使（shǐ）许多重复性最高（gāo），参（cān）与度（dù）最低的任务实现自动化，而这些任务（wù）仍然需要人工水平（píng），知识和诀窍。油漆和粉末涂料（liào）只（zhī）是（shì）许多示（shì）例中的第一个。

没有（yǒu）人会从抑制自动化中受益，但是出于自身利益考虑，自动化也不一定具有成本效益。第一步是识别并验证操（cāo）作（zuò）中最繁（fán）琐（suǒ），重复和危（wēi）险（xiǎn）的工作（zuò）实际（jì）上是否可（kě）以（yǐ）自动（dòng）化。通过在这种情（qíng）况下使用机器人并提（tí）供解决（jué）方案，制造商可以（yǐ）将其自动化工（gōng）作（zuò）发展（zhǎn）到包（bāo）括整个单元和生产线。随着这种过（guò）渡的发生，公司将看到现有员工可以（yǐ）填补（bǔ）空白，发（fā）挥自己的想（xiǎng）法并（bìng）帮（bāng）助（zhù）产生更好的结果（guǒ）的地方。

在（zài）所有（yǒu）这（zhè）些方面，自编程机器（qì）人技（jì）术（shù）可以发挥关键作用。这种新型的（de）自动（dòng）化将帮助释放（fàng）资源，并使制（zhì）造商更有效地进行生产，而所（suǒ）有这些都无（wú）需重新设计设（shè）施就可以首先（xiān）安装机器人。