关于机器人如何（hé）自（zì）我编程（chéng）？

几十年来，机器人技术的故（gù）事一（yī）直（zhí）是（shì）一样的（de）：您需要大量的批量生产才能获得任何收益。在（zài）许多领域，机器人技术一直是仅限于大规模制造（zào）商的游（yóu）戏，而任何生产各种SKU的商店都被排除在外。

高产（chǎn）品（pǐn）组合的制（zhì）造商（shāng）避免在许多应用中使用机器人。造成（chéng）这种情况的主要原因不是机器人本身的（de）成本，而是适应机器人环境（定位夹（jiá）具）的成本以及对（duì）其编（biān）程的成本。

大多数高产（chǎn）品组合环境不（bú）断变化。可移动的夹具，错（cuò）误（wù）地挂（guà）在传送带上的（de）物体或任何侧（cè）向放置的设（shè）备（bèi）都可能使传统编程的机器人完全无法进入。价值50,000美元的（de）机器人可能只（zhī）为一项任务，零（líng）件或操作就需要15万美元或更多的集成（chéng）成本。如果应用程序需要复杂的零件或批次更改（gǎi），则（zé）成本可能会激增。

这并没有（yǒu）阻止（zhǐ）制（zhì）造商开展工作，但是（shì）随着技术工人不（bú）断面临（lín）的挑（tiāo）战，机器人技术的成本（běn）必须（xū）快（kuài）速下降，其中包括（kuò）编程成本。大多数机器人（rén）都定位在（zài）六个轴上，需要对它们（men）进行编程说明。这包括每个机器（qì）人关节的位置和机械限制。在（zài）大多（duō）数情况下，指令必须（xū）精确到毫（háo）米。

但是（shì），借（jiè）助（zhù）人（rén）工智能（AI），对于高产品（pǐn）组合的制造商来说，自动化（huà）的成本效益方程可能（néng）会发生巨大变化。那是因为现在有些机器人正在有效（xiào）地自我编程

“什么”与“如何”

假（jiǎ）设您（nín）要一位同事在休息后（hòu）的回程（chéng）中为您（nín）买咖（kā）啡（fēi），对（duì）于一个人来说，非常容易。但是对于机（jī）器人来说（shuō），您需要特定的说明：“走进这扇门，沿着90英尺的高度走下去，走几（jǐ）分钟，然后回去，在（zài）最左边拿一杯（bēi）咖啡在柜台的另（lìng）一边，沿着90英（yīng）尺的大厅往（wǎng）回走，重新（xīn）进入工作区，然（rán）后把咖啡放（fàng）到我手中。”并且，如（rú）果自您上次看（kàn）到咖啡机以（yǐ）来一直有人移动咖啡机，则（zé）操作将失败。

近年来（lái），制造商（shāng）已通过以下三种方式之一对机器人进行了（le）编程：使用示教器进（jìn）行（háng）顺序编程，运动学操纵以及离线编程。示教（jiāo）器的进步已（yǐ）经尝试使机器人编程更加直观。通过（guò）运动学操作，操作员可（kě）以物理定位机器人（rén）并记（jì）录位置，从而使情（qíng）况（kuàng）变得容易一些（xiē）。尽管程序（xù）确实需要考（kǎo）虑速度和机器人的机（jī）械（xiè）限制，但还是（shì）从中（zhōng）得出（chū）了（le）路径。离线编程和仿真可以节省车间编程（chéng）时间，但是操作员（yuán）会花时（shí）间进行验证，重写（xiě）和修（xiū）改程（chéng）序，以解（jiě）决仿真（zhēn）环（huán）境与实际环境之（zhī）间的差异。

在所有这些情（qíng）况下，程序员都在告诉（sù）机器人（rén）“如（rú）何”执（zhí）行其任（rèn）务-像获（huò）取咖啡的详细说明一（yī）样。自编程机器（qì）人（rén）技术采（cǎi）用（yòng）根本不同的方法。无需告诉他们（men）如何做。相（xiàng）反，只（zhī）需（xū）要告诉他们“做（zuò）什么（me）”即可。

什么是自编（biān）程机器人？

自（zì）编程机器人会自动（dòng）生（shēng）成任务计划。它感知环境，在可能的范（fàn）围（wéi）内了解过程约束，然后在不需要（yào）人工干预的情（qíng）况下（xià）执（zhí）行任务。

与传统的工（gōng）业（yè）自（zì）动化不同（tóng），自编程机器人被赋予特（tè）定（dìng）的（de）“目标”，例如任（rèn）务描述，例如“油漆该表面”。AI会考虑机（jī）器人的规格（gé）和（hé）限制（zhì），例如允许（xǔ）移动的速度以及正在处理的对象的位（wèi）置；然（rán）后，它会实时为每个零件（jiàn）创建有（yǒu）效的计（jì）划。

机（jī）器人在（zài）航空（kōng）航天零（líng）件上进行粉末喷涂，并在（zài）其旁边显（xiǎn）示（shì）了对同一（yī）过程的仿真（zhēn）-所（suǒ）有这些（xiē）过程（chéng）都是实（shí）时自动（dòng）编程的。照片由Omnirobotic提供

自编程机器人使用（yòng）人（rén）类（lèi）眼睛的方式相同，它使用3D视觉（jiào）感知对象前方的各个（gè）方面，例如对象的形（xíng）状（zhuàng），大小和相对位置。机器人将所有这些信息与分配的任务相（xiàng）关联，然后使用基于AI的（de）算（suàn）法对信（xìn）息进行解释，并找出实现（xiàn）目标的最有效途径。这可能包括物体运动的情（qíng）况，例如钩在连续移动的输送（sòng）线上（shàng）的钣（bǎn）金零件（jiàn）。

当机器人为任务（wù）生成自己的程序（xù）时，它将使用来（lái）自3D视觉（环境的“数字孪生”）的（de）信息来验证（zhèng）计划的每个部（bù）分。这种AI的运（yùn）作（zuò）方式类（lèi）似于熟练的操作员（yuán）如（rú）何使（shǐ）用其眼睛和大脑。它适应于其前面的对（duì）象的位置（zhì），方（fāng）向和形状的变化。

喷涂（tú）工艺（yì）的潜力

高（gāo）产品组合制造（zào）商可以在各（gè）种操作中（zhōng）部署自编程机器人。例如，这种机器（qì）人现在被用于喷涂航空零（líng）件。

一般而言，喷涂工艺是自编程（chéng）机器人技术进入市场（chǎng）的最快途径（jìng）。粉末（mò）涂料，液体喷涂，喷丸，喷砂，热（rè）喷涂和点胶均适用，主要是因为在几毫米范（fàn）围（wéi）内就可以依靠视觉传感器和机器（qì）人精度。特别是对于（yú）粉末涂料和（hé）液体喷（pēn）涂，自编程（chéng）机器人首先投（tóu）入（rù）使（shǐ）用，因为对解决方案的需求是如此（cǐ）之高。

对（duì）于工业喷漆和粉末涂料，挑战是三重（chóng）的：如何（hé）实现高（gāo）质（zhì）量的输（shū）出（chū），如何限制（zhì）昂（áng）贵的返工并保护工（gōng）人（rén）的健康和安全（quán）？随着工作的进行，工人不仅变得（dé）疲倦，而（ér）且视力和准确性也下（xià）降，工作的（de）一致性也受到影响。返工成本可能很高（gāo），有时足以（yǐ）使整个批（pī）次无（wú）利可图。如果不遵循正确（què）的（de）安全性和人体工程学规（guī）范，则在某些工业喷漆和粉末涂料环境（jìng）中长期使用可能（néng）会导致（zhì）呼吸系统（tǒng）疾（jí）病，整形（xíng）外科挑战（zhàn）和慢性疼痛。

对于自编程（chéng）机器（qì）人，一旦设置（zhì）了视（shì）觉传感器，只（zhī）要接受定期维护，其精度就不（bú）会降低到其校准值以下，这（zhè）不超过大多数工（gōng）业机器人所需的有限维护。机器人无（wú）需戴口罩或使用空气（qì）过（guò）滤系（xì）统，并且它们不会长期（qī）滋生（shēng）困扰许（xǔ）多（duō）熟练工人的疾病。

当今的传感器可以克服（fú）照明和（hé）反射率方面的挑战，并且机（jī）器人可以以（yǐ）高线速度运行，并且可（kě）以将各种零（líng）件放置在任（rèn）何方向（xiàng）上。自编（biān）程机（jī）器人（rén）使用启（qǐ）发（fā）式方法（fǎ）来确定其喷涂的涂料量和产生的覆盖量。目的（de）是用最少的粉末（mò）浪费获得尽可能一致的光洁（jié）度。

液体绘（huì）画（huà）确实增加（jiā）了一些额外的复杂性。例如，如果（guǒ）机器人暂（zàn）停或反复经过（guò）某个地点，则系统必须考虑（lǜ）油（yóu）漆滴落的风险，这最终成为（wéi）一个附加（jiā）变量。但是，一旦考虑了此变（biàn）量，机（jī）器人就可以实现（xiàn）高一（yī）致性，精（jīng）度和可（kě）重复（fù）性。

除了基于喷雾的应用程（chéng）序之外，自编（biān）程机器人可以做什么也没有任（rèn）何限制。还有要（yào）做的更多工作。传感器，夹具和其他组件必须具有成本效益，制造商需要（yào）能够（gòu）快速部署这些机（jī）器（qì）人系（xì）统。

例如，诸如焊接，研磨和抛光之类的接触（chù）过程比（bǐ）诸如喷（pēn）漆或（huò）粉末涂料之（zhī）类的喷涂（tú）过程需要更高的精度。这（zhè）仅（jǐn）意味着需要（yào）设（shè）计其他解决方案。即便如（rú）此，自编程机器人的原理（lǐ）仍然存（cún）在（zài）。

粉末涂料是自（zì）动化的成熟应用，因为它涉（shè）及到将工人放置在经过多年暴露会导致健康问题（tí）的（de）环境中（zhōng）。盖蒂图（tú）片社（shè）

大批量/小批量生（shēng）产（chǎn）的AI

通过使（shǐ）AI发挥作用，制造商可以使（shǐ）许（xǔ）多重复（fù）性最高，参与度最低的任务实现自动化，而这些（xiē）任务仍然需要人工水平，知识和诀窍。油漆和粉末涂料只是许（xǔ）多示例中的第（dì）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（lǜ），自（zì）动化也（yě）不一定具有成本（běn）效益。第一步是识别并（bìng）验证操作中（zhōng）最繁琐，重复和危险的工作实（shí）际（jì）上是否可以（yǐ）自动化。通过在这（zhè）种（zhǒng）情（qíng）况（kuàng）下使用机器人并提供解决方案，制造商可以（yǐ）将其自动化（huà）工作（zuò）发展（zhǎn）到包括整个单元和生产线。随着这种过渡的发生（shēng），公司将看到现有员工可以（yǐ）填（tián）补空白，发（fā）挥自己的想法并帮（bāng）助（zhù）产生更好的结（jié）果的地方。

在所有这（zhè）些（xiē）方面（miàn），自编程机器人技术可以发挥关（guān）键作用。这种新型的自动化（huà）将帮助（zhù）释放资源，并使制造商更（gèng）有（yǒu）效地进行生产，而所（suǒ）有这些（xiē）都无需（xū）重新设（shè）计设施就可以首先（xiān）安装机器人。