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设备与工具作者：大卫·H·弗里德曼 (David H. Freedman) 是美国波士顿的一位科普作家。他的文章发表在《大西洋月刊》、《新闻周刊》、《发现》、《Marker by Medium》和《连线》等许多出版物上。
对于曾在繁忙的服务站之一的轮胎店等待轮到他们的汽车的人来说，一个周末的好消息是：更换轮胎所需的时间将减少四分之三。这是因为底特律一家名为 RoboTire 的初创公司正在帮助机器人学习如何做。
该合资企业主要由大型轮胎连锁店 Discount Tire 等提供资金，但 RoboTire 的机器人有望最终在各种类型和规模的轮胎和汽车商店找到工作。“想想机器人可以完成的所有不同的车辆维修工作，”推进自动化协会主席 Jeff Burnstein 说，该协会是一个主要的全球贸易协会，其成员包括 750 多个机器人和相关组织。
自通用汽车公司于 1961 年安装了世界上第一台工业机器人以来，机器人一直在帮助制造汽车。从在装配线上焊接门到在当地商店更换轮胎是一个巨大的飞跃，然而，考虑到其中涉及的多个高度可变的步骤更换任何驶入海湾的车辆的轮胎——更不用说大型工厂和轮胎店之间的经济规模差异了。
这个用例只是机器人技术和相关工业自动化技术开始影响全球各种规模和类型的制造业甚至服务业的数千种方式中的一个小例子。机器人软件开发商 Ready Robotics 的产品副总裁兼前高级制造自动化负责人 Juan Aparicio 表示：“无论是组装产品、装箱货物，还是清理餐厅厨房，对机器人的需求都在增长。”西门子。
工作创造者，而不是杀手
仅在 2021 年前三个季度，北美公司的机器人订单就攀升至近 30,000 台。这相当于约 15 亿美元的机器人订单，比 2020 年同期的机器人销售额增长了约 50%。更重要的是，来自汽车行业以外的机器人订单首次超过汽车公司的订单，占所有订单的三分之二。
工业机器人向更广泛应用的转变正在加速。推动这种转变的是两个在 2021 年遭受重创的趋势：跨行业劳动力短缺（仅 2021 年 8 月就有超过 400 万美国工人辞职）和全球供应链紧缩促使公司提高本地制造能力。
劳动力短缺、供应链紧缩和在线销售增长导致对可帮助运输物流的机器人的需求飙升
这就是为什么专家预测机器人激增将持续下去，机器人将在本十年内接管全球多达 2000 万个制造业工作岗位，每个部署的机器人平均取代 1.5 个人类工人。然而，有一个令人高兴的收获：同样的专家普遍认为，公司从机器人中获得的生产力提升将推动创造就业机会，因此即将到来的机器人革命的净效应将是增加招聘。“机器人订单激增，但就业率处于历史低位，因此机器人显然不是工作杀手，”伯恩斯坦说。“他们将主要从事人们不想做的重复性、不安全的工作，并为人们创造更好的工作。”
也就是说，工业机器人需要一些关键的进步才能完全流行起来。对于初学者来说，他们必须变得更容易编程。汽车公司以及亚马逊和联邦快递等巨头有能力聘请数百名机器人编程专家，但大多数公司无法吸引或负担得起这种稀缺的、高度专业化的专业知识。
机器人行业正在通过开发机器人控制软件做出回应，任何具有普通计算机专业知识的人都可以更快地掌握这些软件。“为机器人编程一半是科学，一半是艺术，”工业机器人的主要生产商爱普生机器人公司的产品管理和开发总监 Rick Brookshire 说。“这就是为什么公司需要几个月的时间来实施机器人解决方案。但现在我们正在提供应用程序编程平台，使公司可以在几天内轻松启动并运行机器人。”
Ready Robotics 的 Aparicio 说，让工业机器人更容易和更快地设置有助于打开它们进入新应用的世界。他指出，复杂的编程对于将执行相同任务多年的机器人或可用于数百个安装的应用程序（例如操作油炸锅的机器人）来说是很好的。
然而，大多数公司都想要一个可以轻松设置以完成一项独特任务的机器人，然后再为其他任务重新编程——Ready Robotics 和其他公司正在通过易于使用的应用程序开发工具来满足这一要求，这些工具位于更复杂的编程环境之上。“我们需要消除机器人编程的准入门槛，”Aparicio 说。“即使你对机器人一无所知，如果你知道如何编写网络应用程序，你应该能够设置机器人。”
眼见为实
即使机器人编程变得更容易，分配给机器人的任务也变得越来越困难。Epson 的 Brookshire 说，随着机器人在电子和生物医学生产中变得越来越普遍，情况尤其如此。“随着计算机硬盘驱动器、助听器和 DNA 测试等产品中的组件变得越来越小，机器人操纵这些部件的精度要求也越来越具有挑战性，”他说。他指出，传统机器人必须精确到十分之一英寸，而处理这些更精确任务的机器人必须将它们运动中的任何变化都精确到千分之十英寸。
不仅如此，这些要求更高的任务也不再能够在完全相同的位置重复完全相同的动作。传统的机器人通常被放置在装配线上以操纵在一致位置滚动的零件，而今天的机器人通常必须拾取数十个位置或方向可能以不可预测的方式变化的组件。与此同时，在亚马逊和其他仓库中越来越普遍的移动式拣货机器人不仅需要在行进过程中避开路径上的物体，而且还必须能够抓取任何形状、大小和位置的包裹.
电子产品的小零件和超精细特性推动了对操作精度越来越高的机器人的需求
为了应对，机器人现在经常配备一个或多个摄像头来识别组件及其位置以及机器人的周围环境。他们还在抓手上配备了“力传感器”，提供类似于触觉的东西，这样机器人就可以“感觉”他们是否以正确的方式抓取物品。与此同时，越来越复杂的“运动规划”软件正在引导机器人的轮子、手臂和抓手响应视觉和触觉反馈。“过去，目标是使已知的自动化，”Aparicio 说。“现在我们正在自动化未知。”
机器学习、计算机视觉和其他形式的人工智能 (AI) 正变得对这些类型的能力至关重要，并且正在快速突破机器人可以完成的任务的界限。“机器人变得越来越聪明，这意味着它们能够更好地识别面前的事物，”伯恩斯坦说。与此同时，他补充说，语音处理和其他人工智能驱动的进步正在使机器人更接近于为一项任务设置它们的那一天，只需要要求它们用简单的英语来完成——尽管这种能力可能还需要十年或更远。
长期以来，机器人仅限于大型制造公司，现在正在向小型企业推进。机器人不仅变得更容易设置和编程，而且它们的购买价格也在稳步下降。过去，即使是将一个机器人引入一家公司也需要花费数十万美元，而如今，一家公司可以以远低于 10,000 美元的价格添加一个工业机器人。Brookshire 指出，Epson 的最低端机器人成本仅为 7,500 美元。
同样重要的是，即时执行不同任务的能力改变了经济方程式。大型制造商的机器人成本合理化可能需要一次运行数万个单一产品，而小公司通常需要一个机器人，它可以在切换到不同的订单之前经济高效地处理几十个单位的订单跑步。“随着批量缩小和产品种类增加，让机器人立即适应变化的能力会产生重大影响，”Brookshire 说。更好的是，一些机器人公司正在讨论完全取消前期成本和拥有成本，而是提供机器人即服务，企业通过按月和按任务收费的某种组合来支付费用。
机器人同事
这仍然给机器人行业留下了一个悬而未决的问题：机器人能否与人类工人一起工作，而不是像长期以来的标准那样留在车站或沿着为安全起见而围起来的路径？这种协作机器人或“协作机器人”的概念非常诱人，机器人供应商正在努力提供能够充分降低事故风险的硬件和软件安全功能，以使其成为现实。例如，可以对机器人进行编程，使其在检测到有人靠近时停止不动。
如今大多数机器人无法安全地与人类工人密切合作，但随着时间的推移，新的保障措施和更好的工人培训将使人机协作变得普遍
然而，专家们告诫不要在混合人和机器人时动作太快。“没有机器人可以单独提供完美的安全性，”Aparicio 说。“很大程度上归结为对周围的人进行适当的培训。”
在不久的将来的某一天，机器人将能够轻松地与人类同事共享任务、工具和工作台，甚至可能在与他们聊天时。不过，就目前而言，他们在更换轮胎时需要自己拥有服务区。
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