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科学现场调查:机器人领导人类(图)

字号+ 作者:新闻小编 来源:未知 2019-11-15 14:24 我要评论( )

:OFweek工控网讯:传统的工业机器人高效但死板,只遵循程序而无法与人类合作。现在,一个由人类与机器人搭档、并由......

  OFweek工控网讯:传统的工业机器人高效但死板,只遵循程序而无法与人类合作。现在,一个由人类与机器人搭档、并由机器人负责指挥的团队在PK中大胜人类专家团。未来,这一模式有望大大提高生产效率。

机器人+人类 VS 人类团队

  如果一名工程师与一个机器人组队,挑战一队具有十多年焊接经验的专家,比赛谁能更快地为一辆悍马(一种越野车)焊接出车体的金属框架,你觉得哪一方会赢?

  这名与机器人组队的工程师名叫迈克尔道森哈格蒂(MichaelDawson-Haggerty)。他获得硕士学位后进入了卡内基梅隆大学的机器人研究所担任工程师。

  他的比赛搭档是一个机器人。与常见的机器人不同,这个4米高,具有一个机械臂、名为喷火的焊接机器人经过改进,配备了一部可以充当眼睛的激光器,能同人类并肩工作。

  此外,在工作中并不是由道森哈格蒂下达命令,这个两人小组的合作更像是以另一种方式进行:首先,根据谁能更有效的完成某项任务,道森哈格蒂和喷火会将那些颇具难度的定位和焊接工作进行分配,并由机器人来指挥工序的进行。其中,做出决定的往往是机器人,而非人类。

  也就是说,在这场比赛中,道森哈格蒂的领导是机器人。

  经过如此的分工合作,道森哈格蒂和他的机器人搭档花费了10个小时和1150美元(包括原材料和人工费用)来焊接出这个框架;而作为对照组,焊接专家完成同样的工作花费了89个小时不说,还收了7075美元!

传统工业机器人的缺陷


  过去半个多世纪里,制造企业已经在通过使用工业机器人实现自动化,来提高生产效率,并且它们工作得很出色。虽然机器人一直被用作执行特定的重复性操作(例如为生产线上的每辆汽车焊接一组特定的接口),但是人类已经对生产线进行了精心的安排和设置,来充分利用机器人强大的力量和高度的精确性。

  这种模式在生产汽车这类大批量制造的产品时很有效。然而,随着个性化或定制生产需求的增加,制造企业要越来越多的根据用户需求制造小批量产品,而用于设定制造工序(例如焊接或加工)所需的时间就成了一个主要瓶颈。准备机器人从事特定工作需要的时间太长,有时得好几个月。其间人们必须安排焊接顺序,重新组装部件,为机器人编写程序,准备库存材料,以及优化焊接参数。

  传统的工业机器人只听命于程序,而无法与人类合作。传统工业机器人根据其本性不达目的不罢休,无论是否有人类挡在前面。如果有障碍物阻挡了它的移动,工业机器人就会进入错误状态并自动关机。这种情况虽然比碾过什么人要好些,但却大大降低了生产效率。如果人类和这些同事们只是在彼此互相过于接近时暂停一下,就可以少耽误多少工作?

机器人领导人类

  下一代工业机器人将得到本质上的改变,可以足够安全地在人类周围工作。如果一部机器人不慎撞到了人,其撞击力应该不是致命的,或者压根就不足以带来危险。机器人将了解厂房里人类所处的位置,并且它们应该能够运用声音、姿势、面部表情、文字、图形等手段,来同它们的人类同事交流。

  以喷火与道森哈格蒂的组合为例,喷火不仅能向人类学习,它还足够聪明,能指导人类工作。喷火会将一个大工程分割成小步骤,并客观的根据谁(机器人或人类)能更快地完成,来将这些任务进行分配,而不会主观地优先考虑某一方。

  道森哈格蒂和喷火的车架焊接工作,始于从车框架的CAD描述文件中提取物料清单。基于这份清单,机器人中的计算机自动安排从供应商处订购哪些部件,及如何将标准尺寸的钢管切割到精确的长度。随后,计算机会计划最佳的焊接工序,并给出部件的最佳固定方式,来让它们在焊接过程中保持稳定。

  喷火还装备了一部小型投影仪,让它能够直接将图像和文字投射到框架上。这些图像增强了实体的表现性,机器人能用它一步一步地引导道森哈格蒂,来设置复杂的制造进程。道森哈格蒂将所有的材料部件都放置到位从事这些通常被认为是苦力的工作,人类其实是更好的选择。因为这些相对较轻部件形状多变,人类的手比机器人的机械臂更适合握住。

  喷火还能使用激光位移传感器来精确感知三维工作空间,并检查确认所有部件都被正确地放置。利用投影仪和传感器,它能用光在车框架上标注出精确的位置,并在焊接装配过程中指引人类工作。

  但两位搭档将需要焊接的部件安排好之后,喷火就接手进行快速的焊接工作。喷火不仅仅是一个动作极快的焊接工完成一个5厘米的焊接只需5秒钟,它的焊接技术也是超一流的。通常,在开始每一项焊接工作之前,专业焊接工要调整约20项重要的焊接参数。而喷火会测试这些试焊接的效果,并调节自身的设置来进行改进。可以说,这部机器人通过自学而成为了一名专业的焊接工。

  但是喷火还不是完美的。在某些情况下,这部机器人无法完成一些特定的焊点,这时它会指引道森哈格蒂过来帮忙,完成一些棘手的工作。

  人类若能同机器人合作,工厂将不再需要耗时耗力地设置那些繁琐的组装线,可节省数十亿美元的设备安装费用。对畅销产品进行改进也不是什么问题:人类与机器人搭档,能为客户设计、制造从电子设备到飞机的任何定制产品,而不需要进行昂贵的设备升级。这项技术将能让企业迅速相应用户需求,产品的更新周期将从数年缩短为数周。所以,我们需要认识到:未来,由机器人来领导工作团队,而非仅仅从事生产,其效率可能会更高。

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