幾十年來(lái),，機(jī)器人技術(shù)的故事一直是一樣的：您需要大量的批量生產(chǎn)才能獲得任何收益。在許多領(lǐng)域,，機(jī)器人技術(shù)一直是僅限于大規(guī)模制造商的游戲,，而任何生產(chǎn)各種SKU的商店都被排除在外,。

　　高產(chǎn)品組合的制造商避免在許多應(yīng)用中使用機(jī)器人。造成這種情況的主要原因不是機(jī)器人本身的成本,，而是適應(yīng)機(jī)器人環(huán)境（定位夾具）的成本以及對(duì)其編程的成本,。

　　大多數(shù)高產(chǎn)品組合環(huán)境不斷變化?？梢苿?dòng)的夾具,，錯(cuò)誤地掛在傳送帶上的物體或任何側(cè)向放置的設(shè)備都可能使傳統(tǒng)編程的機(jī)器人完全無(wú)法進(jìn)入。價(jià)值50,000美元的機(jī)器人可能只為一項(xiàng)任務(wù),，零件或操作就需要15萬(wàn)美元或更多的集成成本,。如果應(yīng)用程序需要復(fù)雜的零件或批次更改，則成本可能會(huì)激增,。

　　這并沒(méi)有阻止制造商開(kāi)展工作,，但是隨著技術(shù)工人不斷面臨的挑戰(zhàn)，機(jī)器人技術(shù)的成本必須快速下降,，其中包括編程成本,。大多數(shù)機(jī)器人都定位在六個(gè)軸上,，需要對(duì)它們進(jìn)行編程說(shuō)明。這包括每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置和機(jī)械限制,。在大多數(shù)情況下,，指令必須精確到毫米。

　　但是,，借助人工智能（AI）,，對(duì)于高產(chǎn)品組合的制造商來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化的成本效益方程可能會(huì)發(fā)生巨大變化,。那是因?yàn)楝F(xiàn)在有些機(jī)器人正在有效地自我編程,。

　　“什么”與“如何”

　　假設(shè)您要一位同事在休息后的回程中為您買(mǎi)咖啡，對(duì)于一個(gè)人來(lái)說(shuō),，非常容易,。但是對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，您需要特定的說(shuō)明：“走進(jìn)這扇門(mén),，沿著90英尺的高度走下去,，走幾分鐘，然后回去,，在最左邊拿一杯咖啡在柜臺(tái)的另一邊,，沿著90英尺的大廳往回走，重新進(jìn)入工作區(qū),，然后把咖啡放到我手中,。”并且,，如果自您上次看到咖啡機(jī)以來(lái)一直有人移動(dòng)咖啡機(jī),，則操作將失敗。

　　近年來(lái),，制造商已通過(guò)以下三種方式之一對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了編程：使用示教器進(jìn)行順序編程,，運(yùn)動(dòng)學(xué)操縱以及離線編程。示教器的進(jìn)步已經(jīng)嘗試使機(jī)器人編程更加直觀,。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)操作,，操作員可以物理定位機(jī)器人并記錄位置，從而使情況變得容易一些,。盡管程序確實(shí)需要考慮速度和機(jī)器人的機(jī)械限制,，但還是從中得出了路徑。離線編程和仿真可以節(jié)省車(chē)間編程時(shí)間,，但是操作員會(huì)花時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證,，重寫(xiě)和修改程序，以解決仿真環(huán)境與實(shí)際環(huán)境之間的差異,。

　　在所有這些情況下,，程序員都在告訴機(jī)器人“如何”執(zhí)行其任務(wù)-像獲取咖啡的詳細(xì)說(shuō)明一樣,。自編程機(jī)器人技術(shù)采用根本不同的方法。無(wú)需告訴他們?nèi)绾巫?。相反，只需要告訴他們“做什么”即可,。

　　什么是自編程機(jī)器人,？

　　自編程機(jī)器人會(huì)自動(dòng)生成任務(wù)計(jì)劃。它感知環(huán)境,，在可能的范圍內(nèi)了解過(guò)程約束,，然后在不需要人工干預(yù)的情況下執(zhí)行任務(wù)。

　　與傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化不同,，自編程機(jī)器人被賦予特定的“目標(biāo)”,，例如任務(wù)描述，例如“油漆該表面”,。AI會(huì)考慮機(jī)器人的規(guī)格和限制,，例如允許移動(dòng)的速度以及正在處理的對(duì)象的位置；然后,，它會(huì)實(shí)時(shí)為每個(gè)零件創(chuàng)建有效的計(jì)劃,。

　　機(jī)器人在航空航天零件上進(jìn)行粉末噴涂，并在其旁邊顯示了對(duì)同一過(guò)程的仿真-所有這些過(guò)程都是實(shí)時(shí)自動(dòng)編程的,。照片由Omnirobotic提供

　　自編程機(jī)器人使用人類(lèi)眼睛的方式相同,，它使用3D視覺(jué)感知對(duì)象前方的各個(gè)方面，例如對(duì)象的形狀,，大小和相對(duì)位置,。機(jī)器人將所有這些信息與分配的任務(wù)相關(guān)聯(lián)，然后使用基于AI的算法對(duì)信息進(jìn)行解釋?zhuān)⒄页鰧?shí)現(xiàn)目標(biāo)的最有效途徑,。這可能包括物體運(yùn)動(dòng)的情況,，例如鉤在連續(xù)移動(dòng)的輸送線上的鈑金零件。

　　當(dāng)機(jī)器人為任務(wù)生成自己的程序時(shí),，它將使用來(lái)自3D視覺(jué)（環(huán)境的“數(shù)字孿生”）的信息來(lái)驗(yàn)證計(jì)劃的每個(gè)部分,。這種AI的運(yùn)作方式類(lèi)似于熟練的操作員如何使用其眼睛和大腦。它適應(yīng)于其前面的對(duì)象的位置,，方向和形狀的變化,。

　　噴涂工藝的潛力

　　高產(chǎn)品組合制造商可以在各種操作中部署自編程機(jī)器人。例如,，這種機(jī)器人現(xiàn)在被用于噴涂航空零件,。

　　一般而言，噴涂工藝是自編程機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)的最快途徑,。粉末涂料,，液體噴涂,，噴丸，噴砂,，熱噴涂和點(diǎn)膠均適用,，主要是因?yàn)樵趲缀撩追秶鷥?nèi)就可以依靠視覺(jué)傳感器和機(jī)器人精度。特別是對(duì)于粉末涂料和液體噴涂,，自編程機(jī)器人首先投入使用,，因?yàn)閷?duì)解決方案的需求是如此之高。

　　對(duì)于工業(yè)噴漆和粉末涂料,，挑戰(zhàn)是三重的：如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的輸出,，如何限制昂貴的返工并保護(hù)工人的健康和安全？隨著工作的進(jìn)行,，工人不僅變得疲倦,，而且視力和準(zhǔn)確性也下降，工作的一致性也受到影響,。返工成本可能很高,，有時(shí)足以使整個(gè)批次無(wú)利可圖。如果不遵循正確的安全性和人體工程學(xué)規(guī)范,，則在某些工業(yè)噴漆和粉末涂料環(huán)境中長(zhǎng)期使用可能會(huì)導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病,，整形外科挑戰(zhàn)和慢性疼痛。

　　對(duì)于自編程機(jī)器人,，一旦設(shè)置了視覺(jué)傳感器,，只要接受定期維護(hù)，其精度就不會(huì)降低到其校準(zhǔn)值以下,，這不超過(guò)大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所需的有限維護(hù),。機(jī)器人無(wú)需戴口罩或使用空氣過(guò)濾系統(tǒng)，并且它們不會(huì)長(zhǎng)期滋生困擾許多熟練工人的疾病,。

　　當(dāng)今的傳感器可以克服照明和反射率方面的挑戰(zhàn),，并且機(jī)器人可以以高線速度運(yùn)行，并且可以將各種零件放置在任何方向上,。自編程機(jī)器人使用啟發(fā)式方法來(lái)確定其噴涂的涂料量和產(chǎn)生的覆蓋量,。目的是用最少的粉末浪費(fèi)獲得盡可能一致的光潔度。

　　液體繪畫(huà)確實(shí)增加了一些額外的復(fù)雜性,。例如,，如果機(jī)器人暫停或反復(fù)經(jīng)過(guò)某個(gè)地點(diǎn),，則系統(tǒng)必須考慮油漆滴落的風(fēng)險(xiǎn),，這最終成為一個(gè)附加變量。但是，一旦考慮了此變量,，機(jī)器人就可以實(shí)現(xiàn)高一致性,，精度和可重復(fù)性。

　　除了基于噴霧的應(yīng)用程序之外,，自編程機(jī)器人可以做什么也沒(méi)有任何限制,。還有要做的更多工作。傳感器,，夾具和其他組件必須具有成本效益,，制造商需要能夠快速部署這些機(jī)器人系統(tǒng)。

　　例如,，諸如焊接，研磨和拋光之類(lèi)的接觸過(guò)程比諸如噴漆或粉末涂料之類(lèi)的噴涂過(guò)程需要更高的精度,。這僅意味著需要設(shè)計(jì)其他解決方案,。即便如此，自編程機(jī)器人的原理仍然存在,。

　　粉末涂料是自動(dòng)化的成熟應(yīng)用,，因?yàn)樗婕暗綄⒐と朔胖迷诮?jīng)過(guò)多年暴露會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題的環(huán)境中。蓋蒂圖片社

　　大批量/小批量生產(chǎn)的AI

　　通過(guò)使AI發(fā)揮作用,，制造商可以使許多重復(fù)性最高,，參與度最低的任務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而這些任務(wù)仍然需要人工水平,，知識(shí)和訣竅,。油漆和粉末涂料只是許多示例中的第一個(gè)。

　　沒(méi)有人會(huì)從抑制自動(dòng)化中受益,，但是出于自身利益考慮,，自動(dòng)化也不一定具有成本效益。第一步是識(shí)別并驗(yàn)證操作中最繁瑣,，重復(fù)和危險(xiǎn)的工作實(shí)際上是否可以自動(dòng)化,。通過(guò)在這種情況下使用機(jī)器人并提供解決方案，制造商可以將其自動(dòng)化工作發(fā)展到包括整個(gè)單元和生產(chǎn)線,。隨著這種過(guò)渡的發(fā)生,，公司將看到現(xiàn)有員工可以填補(bǔ)空白，發(fā)揮自己的想法并幫助產(chǎn)生更好的結(jié)果的地方,。

　　在所有這些方面,，自編程機(jī)器人技術(shù)可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。這種新型的自動(dòng)化將幫助釋放資源,，并使制造商更有效地進(jìn)行生產(chǎn),，而所有這些都無(wú)需重新設(shè)計(jì)設(shè)施就可以首先安裝機(jī)器人。