未来产业之机器人

未来一个非常重要的产业就是机器人产业，今天来了解一下机器人发展的三个时代。

第一时代:手把手教机器人干活

受制于当时的计算机，第一代机器人大多采用示教系统再现技术。

示教的过程是由最有经验的操作者预先进行动作演示，机器人示教系统能够记忆有关作业程序位置和其他 相关信息，然后按照再现指令，逐条解读，在定精度范围内重复被示教的过程， 从而完成工作任务。

示教的过程可以是直接进行，即示教人员使用插人机器人手臂的示教操作杆手把手教机器人完成各种动作;也可以通过示教盒进行间接示教，即操作示教人员通过操控示教盒来完成机器人运动轨迹。

通常情况下，直接示教适合于动作较复杂的机器人，例如焊接、喷涂机器人，间接示教则适合于动作简单的机器人，例如搬运、抬举机器人。

示教机器人不仅能够将最优秀、最熟练操作人员的经验复制给机器人，而且保障了每一次操作的一致性，是当前大多数工业机器人替代人工作业最直接的方式。

第一代机器人的最大缺陷是其操作建立在操作者示教基础上，因此其适应性很低，往往只能完成一个特定动作，当生产任务改变时，则需要示教人员重新进行示教，且通常需要一个调试过程。

因此，在市场和技术变化加速的情况下，柔性化程度偏低成为示教再现机器人进一步发展的最大制约。 并且，机器人应用范围不断扩大，需要机器人完成的工作有很多是人类劳动者难以达到的精度和强度，人类已经难以胜任机器人的老师。

第二时代:通过程序控制机器人

随着信息技术的快速发展，机器人发展进人通过计算机程序编程控制的阶段。

通过计算机软件，设计人员和工程师将模型和参数输人机器人，机器人根据既定程序完成各种复杂动作。相较于上一代机器人采用模拟的示教信息，通过计算机程序编程控制的机器人取得了显著的进步。

数字信息更加准确，机器人的动作能够达到微米甚至更小数量级，这使得机器人在电子信息、生物医药等需要微加工的行业大品身手，也提高了装备、汽车、零部件等行业的精加工程度。

数字信息更容易传递， 使得工程师能够远程完成多个机器人的调试。

数字信息更容易修正，示教机器人动作的修正往需要示教人员重复整个动作，而被程序控制的机器人只需要修改特定参数就能够实现修正和改进。

数控系统人机界面得到统，可视化程度提高，对机器人的操作更加简便。

在输人模型和参数之后，计算机能够通过算法优化以最经济的轨迹满足需求，这大大提高了机器人的工作效率。

虽然与上一代机器人相比，可编程机器人不需要人类老师手把手传授技艺，其技术更精确、更柔性化、更高效，但仍然离不开人类的帮助，机器人的动作由人类工程师预先设定，当生产任务变化或过程中出现故障时，还需要工程师或现场工作人员进行调整。

在“自动化”工厂车间中，工作人员确实少了，但每台机器上黄灯和红灯亮起(通常情况下，每台机器有红、黄、绿三个指示灯，绿色代表正常，黄色代表故障，红色代表严重故障)时，仍表示机器人正在向人类求助。

信息技术的更新使得机器人在这一发展阶段走出工厂 ，进人服务领域和家庭，服务机器人面临的环境更加复杂，经常出现些故障， 因此，直正得到较好应用效果的是远程遥控的机器人(例如扫雷机器人)，由人类操作员帮助机器人进行环境判断和设计动作。

第三时代:与人工智能的邂逅

人工智能的成熟与机器人的结合成为新一代机器人的最重要特征。区别于上一代机器人，具备人工智能的机器人取得了很大进步。

首先，人工智能能够帮助机器人处理非规则、非连续性的信息，从而使机器人能够胜任更加复杂和烦琐的工作。

例如，新一代工业机器人能够根据传送带上的中间产品和物料配件情况来调整工作内容，在一个工位上可以同时完成多个步骤甚至多个产品的加工制造，而在这之前必须由人类或者其他机器人将产品和物料提前摆放整齐。

服务机器人需要处理的非常规、非连续信息更多，人工智能的应用大大提高了其使用体验，教育机器人、康复机器人、引导机器人配备语音和图像识别功能，能够直接识别用户需求，而不再需要使用者通过键盘、鼠标或触摸屏向机器人下达指令。

其次，机器人开始具备学习能力。无论是逻辑思考还是模糊判断，机器人学习在近年来都取得了惊人的发展成就，这不仅仅得益于计算机硬件技术超越摩尔定律的发展，同时也与物联网、大数据、神经网络的出现和成熟有关。

在人工智能的支持下，工业机器人能够通过自我“学习”完成更复杂和多样的工作，使得真正意义上的无人工厂和大规模定制成为可能;家庭服务机器人在“上岗”一段时间之后逐渐熟悉主人作息时间和生活习惯，在房间没人的时候打扫卫生和洗衣，并提供美味可口的饭菜。

最后，机器人集成传感器和物联网，实现了对外部信息的实时反馈。这种反馈能力一方面表现为针对需求信息的自我调整，例如能够实时根据订单制订新的生产任务;另一方面也体现在对外界环境变化的实时反馈上， 例如机器人遇到障碍物和阻拦时能够及时调整动作轨冰这个技术已经广泛应用于新代搬运机器人， 并且也是人机协作和机器人进人普通家庭的基础。

本期分享来源：《影响未来的新科技新产业》