关于机器人如何自我编程？

几十（shí）年来，机（jī）器人技术（shù）的故（gù）事一直（zhí）是一样（yàng）的（de）：您需要大量的（de）批量生产才（cái）能获得任何收益。在许多领（lǐng）域，机（jī）器人技术一直是仅限于（yú）大规模（mó）制（zhì）造（zào）商的游戏（xì），而任何生（shēng）产各（gè）种SKU的商店都被排除（chú）在外。

高（gāo）产（chǎn）品组合的制造商（shāng）避（bì）免在许（xǔ）多应用中使用机器人（rén）。造成这种情况的主要原因不是机器人本身的成本，而是适应机器人环境（定位夹具）的（de）成本以及对其编程（chéng）的成本（běn）。

大多数高产（chǎn）品组合环（huán）境不断变（biàn）化。可移（yí）动（dòng）的夹具，错误（wù）地挂在传（chuán）送带上的物体或任何（hé）侧（cè）向放（fàng）置的设（shè）备都可能使传统编（biān）程的（de）机器人完全无法进（jìn）入（rù）。价（jià）值50,000美元的机器人可能只（zhī）为一项（xiàng）任（rèn）务，零件或操作就（jiù）需（xū）要（yào）15万（wàn）美元（yuán）或更多的（de）集成成本。如果应（yīng）用程序需要（yào）复杂（zá）的（de）零件或批次更改，则成本（běn）可能（néng）会激增。

这（zhè）并没有阻止制（zhì）造（zào）商开展工作，但是随着技术工人不断面临（lín）的挑战（zhàn），机器人技术（shù）的成本必（bì）须快速下降，其中包括编程（chéng）成本。大多（duō）数（shù）机器人都定位在六个轴上，需要对（duì）它们进（jìn）行编（biān）程说明。这包括每个机器人（rén）关节的位置（zhì）和机（jī）械限制。在大多（duō）数情况下（xià），指令必（bì）须精确到毫米。

但是，借助人工智能（néng）（AI），对于高产品组合的制（zhì）造商来（lái）说，自动化（huà）的成本（běn）效益方程可能会发生巨大变化（huà）。那是（shì）因为现在有些机器人正在有效地自我（wǒ）编程

“什（shí）么”与“如何（hé）”

假设您要一位同事在休息（xī）后的回程中（zhōng）为您买（mǎi）咖啡，对于（yú）一个人来说，非（fēi）常容易。但是对于机器人（rén）来说（shuō），您需（xū）要特定的说明：“走进（jìn）这扇门（mén），沿着90英尺的高度走下去（qù），走几分钟，然后回去，在最左边拿一（yī）杯咖啡在柜台的（de）另一边，沿着90英尺的大厅往回（huí）走，重新（xīn）进入工作区，然后（hòu）把咖啡放到（dào）我手中。”并且，如果自（zì）您上次看到咖啡机（jī）以来一直（zhí）有人移（yí）动咖（kā）啡（fēi）机，则操作将（jiāng）失败。

近（jìn）年来，制造商已通过以下三种方式之一对机器（qì）人进行了编程（chéng）：使用示教器进行顺序编程，运动学操纵以及离线（xiàn）编程。示教器的（de）进步（bù）已（yǐ）经（jīng）尝试使机（jī）器（qì）人编程（chéng）更（gèng）加直观（guān）。通过运动学操作，操（cāo）作（zuò）员可以物理定位机器人并（bìng）记录位置，从（cóng）而使情况变得容易一些。尽（jìn）管（guǎn）程序确实需要（yào）考虑速度和机器人（rén）的机械限制（zhì），但还是从中得（dé）出了（le）路径。离线编程和仿真可以节省车（chē）间编程时间，但是（shì）操作员会花时间进行验证，重写和修改程序，以解决仿真环境（jìng）与实（shí）际（jì）环境之间的差（chà）异。

在所有这些情况下，程（chéng）序员（yuán）都在告诉机器人（rén）“如何”执行（háng）其任（rèn）务-像获取咖啡的详细说明一样（yàng）。自（zì）编程机器人技术采用根本不同的方法。无需告诉他（tā）们如（rú）何做。相（xiàng）反，只（zhī）需（xū）要告诉他们（men）“做（zuò）什么”即可。

什么是（shì）自编程机（jī）器人？

自编程机器人会（huì）自动生成任务计划。它感知环境，在可能的范（fàn）围内了解过程（chéng）约束（shù），然后在不（bú）需要（yào）人工干预的（de）情况下执行任务。

与传（chuán）统（tǒng）的工业自（zì）动化（huà）不同，自编程机器人被赋予特定的“目标”，例如任务描（miáo）述（shù），例如“油（yóu）漆该表面”。AI会考虑机（jī）器人的规格和限制，例如允许移动的（de）速度以及（jí）正（zhèng）在处理的对象的位置（zhì）；然后（hòu），它会实时为每个零件创建有效的计划。

机器人在（zài）航空航（háng）天零件上（shàng）进行粉末喷涂，并在其旁边显示了对同一过（guò）程的仿真-所有（yǒu）这些过程都（dōu）是实时自动编程的。照片由Omnirobotic提供

自编程机（jī）器（qì）人使（shǐ）用（yòng）人类眼睛的（de）方式（shì）相同，它使用（yòng）3D视觉感知对象前方的各个方面，例如（rú）对象的形状，大（dà）小和（hé）相对位置。机器人将所有这（zhè）些信息与分（fèn）配的任务（wù）相关联，然（rán）后使用基于AI的算法对信（xìn）息进行解释（shì），并（bìng）找出（chū）实现目标的最有效途径。这可能包括（kuò）物体运动（dòng）的情况，例如钩在连续（xù）移（yí）动的输送线上的钣金零件。

当机器人为任务生成自己的程序时（shí），它将使用来自3D视觉（环（huán）境的“数字孪生”）的（de）信息来验证计划的每（měi）个部分。这种AI的（de）运作方式类似于熟练的操作员（yuán）如何使用其（qí）眼睛和大脑。它适应（yīng）于其前面的对（duì）象的（de）位置，方向和形状的变化。

喷涂工艺的潜力（lì）

高产品组合制造商可（kě）以在各种（zhǒng）操（cāo）作中（zhōng）部（bù）署（shǔ）自编程机器人（rén）。例如，这种（zhǒng）机器（qì）人现在被（bèi）用（yòng）于喷涂航空零件。

一（yī）般而言，喷涂工艺是自编（biān）程机器人技术进入（rù）市场的最快途径（jìng）。粉末涂料，液（yè）体喷涂，喷丸，喷砂，热喷涂和点（diǎn）胶均（jun1）适用，主要是因为在几毫米范围内就可以（yǐ）依靠视觉传（chuán）感器和机器人精（jīng）度。特别是对于粉（fěn）末涂（tú）料和（hé）液（yè）体喷涂，自编（biān）程机（jī）器（qì）人首先投（tóu）入（rù）使用，因为对解决方案的需求是如（rú）此之高。

对（duì）于（yú）工业喷漆（qī）和粉末涂料，挑战是三重的：如（rú）何实现高质量的输出，如何限制（zhì）昂贵的（de）返工并保护工（gōng）人的健康和（hé）安全？随着工作的进行，工（gōng）人不仅变得（dé）疲倦（juàn），而且视（shì）力和准确性也下（xià）降，工（gōng）作的一（yī）致性（xìng）也受（shòu）到影响。返工成本可（kě）能很高，有（yǒu）时（shí）足以使整个批次无利可图。如果（guǒ）不遵循正确的安（ān）全性和人体（tǐ）工程学规范，则在某些（xiē）工业（yè）喷漆和粉末涂料环境中长期使用可能会导致呼吸系统疾病（bìng），整（zhěng）形外科挑战和慢性疼（téng）痛（tòng）。

对于自编程机器人（rén），一旦设置了视觉传感器，只（zhī）要接受（shòu）定期（qī）维护（hù），其（qí）精度就（jiù）不会降（jiàng）低（dī）到其校准值以下，这不超（chāo）过大多数工业机器人（rén）所需（xū）的（de）有限维护。机器人无需戴口罩或使用空（kōng）气（qì）过（guò）滤系统，并且它们不会长期滋生困扰许多熟练工人的疾病（bìng）。

当今的传感（gǎn）器可以克服照明和反射率方（fāng）面的挑战，并且机器人可以以高线（xiàn）速度运行，并（bìng）且可以将各种零件放（fàng）置在任何方向上。自编程机器人使用启发式方法来确定其喷（pēn）涂的涂（tú）料量和产生的覆盖量。目的是用最少的粉末浪费（fèi）获得尽可能一（yī）致（zhì）的光洁度。

液体绘（huì）画确实（shí）增加了（le）一些（xiē）额外的复杂性（xìng）。例如，如（rú）果机（jī）器人暂（zàn）停或反复经过某个地点，则（zé）系统必须考虑油漆滴落的风险，这最终成为一个附加变量。但是（shì），一（yī）旦考（kǎo）虑了此变量，机器人就可以实（shí）现高一致性，精度（dù）和可重复性。

除了基于喷雾的应用（yòng）程（chéng）序（xù）之（zhī）外，自编程机器人可（kě）以做什么也（yě）没（méi）有任何限制。还有（yǒu）要（yào）做的更多工作。传感器，夹具（jù）和其他组（zǔ）件（jiàn）必（bì）须（xū）具有成本效益，制（zhì）造商需要能（néng）够快速部署这些机器人系统（tǒng）。

例如，诸如（rú）焊接，研磨和抛光（guāng）之类的接触过程比（bǐ）诸如（rú）喷漆（qī）或粉（fěn）末涂料之类（lèi）的喷涂过程需要更高（gāo）的（de）精度。这仅（jǐn）意味着需要设计其（qí）他（tā）解决方案（àn）。即（jí）便如此，自编程机器人的原理仍然（rán）存在。

粉（fěn）末（mò）涂料是自动化的成熟应用，因为（wéi）它涉及（jí）到将工人放置在（zài）经过多年暴露（lù）会导致健康问题的（de）环境中。盖蒂图（tú）片社

大批量/小（xiǎo）批量生产的（de）AI

通过使AI发挥作用，制造商可（kě）以使许多重复性最高，参与度最低（dī）的任务实现自动化，而这（zhè）些任（rèn）务（wù）仍然需要人工水平，知识和诀窍（qiào）。油漆和粉末涂料只是许多示例（lì）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（lì）益考虑（lǜ），自（zì）动化也（yě）不一（yī）定具有成本效益。第（dì）一步是识别并验证操作（zuò）中最繁琐，重复和（hé）危险的工作（zuò）实际上是否可以（yǐ）自动化。通过在这种情况下使用机器（qì）人并提供解决（jué）方（fāng）案，制（zhì）造商（shāng）可以（yǐ）将其自（zì）动化工作发展到包括（kuò）整个单元和（hé）生产线。随着这种（zhǒng）过渡的发（fā）生，公司将看到现有员工可以（yǐ）填补空（kōng）白（bái），发挥自己的想法并帮助产（chǎn）生更好（hǎo）的结果（guǒ）的地（dì）方。

在所有这些方面，自（zì）编程机器人技术（shù）可以发挥关（guān）键作用。这种新型的自动化将帮助释放资源，并使（shǐ）制造商更有（yǒu）效地进行生产，而所有这（zhè）些都无需（xū）重新（xīn）设计设施就可以首先安装（zhuāng）机器人。