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隨著機(jī)器人變得更便宜、更容易編程、更擅長新任務(wù)，越來越多的公司正在將它們投入工作
對于那些曾經(jīng)犧牲一部分周末時間在輪胎店等候從繁忙維修車間取車的人來說，有一個好消息正等著他們：更換輪胎所需的時間將縮短四分之三。這是因為底特律一家名為RoboTire的初創(chuàng)公司正在讓機(jī)器人學(xué)習(xí)做這些工作。
這家合資企業(yè)主要由大型輪胎連鎖店Discount Tire注資，但RoboTire的機(jī)器人有望最終將會在各種類型和規(guī)模的輪胎和汽車商店工作?！跋胂褚韵?，機(jī)器人可以完成所有種類的車輛維修工作，這是一種怎樣的場景?！泵绹七M(jìn)自動化協(xié)會主席Jeff Burnstein說道。該協(xié)會是一個重要的全球行業(yè)協(xié)會，擁有750多家機(jī)器人及相關(guān)領(lǐng)域會員組織。
自通用汽車公司于1961年安裝了世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人一直在幫助制造汽車。然而，從在裝配線上焊接車門，到在本地的輪胎店更換輪胎，這是一個巨大的飛躍，因為要為任何駛?cè)胲囄坏能囕v更換輪胎，都涉及眾多有很大差異的步驟，更不用提大型工廠和輪胎店之間天生就存在的經(jīng)濟(jì)規(guī)模差異。
機(jī)器人和相關(guān)工業(yè)自動化技術(shù)正通過數(shù)以千計的方式，來影響世界各地各種規(guī)模和類型的制造業(yè)甚至服務(wù)業(yè)，RoboTire只是其中的個例之一。機(jī)器人軟件開發(fā)商Ready Robotics產(chǎn)品副總裁、西門子高級制造自動化前主管Juan Aparicio表示：“無論是組裝產(chǎn)品、打包貨物、還是清理餐廳廚房，我們對機(jī)器人的需求都在不斷增長?！?/p>
創(chuàng)造而非扼殺就業(yè)機(jī)會
僅在2021年前三個季度，北美各公司的機(jī)器人訂單就攀升至近3萬臺， 相當(dāng)于售出了約15億美元的機(jī)器人。與2020年同期相比，機(jī)器人銷售額增長了約50%。 更重要的是，汽車工業(yè)以外的機(jī)器人訂單首次超過了汽車公司的機(jī)器人訂單，占所有訂單的三分之二。
工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向更廣泛應(yīng)用的速度只增不減。推動這一轉(zhuǎn)變的是2021年給世界帶來迎頭痛擊的兩大趨勢：各行業(yè)的勞動力短缺（僅2021年8月，美國就有超過400萬工人辭職）以及全球供應(yīng)鏈緊縮促使企業(yè)加強(qiáng)本地制造能力。
圖1：勞動力短缺、供應(yīng)鏈危機(jī)以及不斷增長的在線銷售使得能夠幫助運輸物流的機(jī)器人需求飆升（圖源：FUN FUN PHOTO / Stock.Adobe.com）
這就是為什么專家預(yù)測機(jī)器人的激增仍將持續(xù)的原因，近十年里，機(jī)器人將在全球范圍內(nèi)接管多達(dá)2000萬個制造工作崗位，平均每部署一臺機(jī)器人將取代1.5個人工。然而，也有令人高興的現(xiàn)象：這些專家普遍認(rèn)為，企業(yè)從機(jī)器人那里獲得的生產(chǎn)率提升，將推動創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，因此，即將到來的機(jī)器人變革的凈效，將是就業(yè)增加。Burnstein說道：“機(jī)器人訂單正在激增，但就業(yè)率卻處于歷史低點，因此機(jī)器人顯然不是就業(yè)殺手。機(jī)器人將主要從事人們不想做的重復(fù)性、不安全的工作，同時為人們創(chuàng)造更好的工作機(jī)會?！?/p>
也就是說，工業(yè)機(jī)器人要完全流行起來還需要一些重大的技術(shù)進(jìn)步。首先，它們必須更容易編程。汽車公司和諸如亞馬遜、聯(lián)邦快遞等行業(yè)巨頭有能力聘用數(shù)百名機(jī)器人編程專家，但大多數(shù)公司無法吸引或負(fù)擔(dān)得起這類稀缺、高度專業(yè)化的人才。
為應(yīng)對這樣的局面，機(jī)器人業(yè)界正在開發(fā)更加易用的機(jī)器人控制軟件，讓任何具有普通計算機(jī)專業(yè)知識的人士都可以更快地上手。工業(yè)機(jī)器人主要生產(chǎn)商Epson Robots的產(chǎn)品管理與開發(fā)總監(jiān)Rick Brookshire表示，“機(jī)器人編程一半是科學(xué)，一半是藝術(shù)。這就是為什么公司需要幾個月的時間來實施機(jī)器人解決方案。但現(xiàn)在我們提供的應(yīng)用編程平臺，可以讓公司在幾天之內(nèi)就輕松安裝并運行機(jī)器人。”
Ready Robotics公司的Aparicio說道：“讓工業(yè)機(jī)器人的安裝變得更輕松、更快捷，將有助于打開全新應(yīng)用的世界。” 他指出，對于要在數(shù)年時間內(nèi)或者在用于數(shù)百個裝置的應(yīng)用中執(zhí)行相同任務(wù)的機(jī)器人（例如操作油炸鍋的機(jī)器人）而言，復(fù)雜的編程是可以接受的。
然而，大多數(shù)公司想要的機(jī)器人，是可輕松安裝以執(zhí)行一項獨特任務(wù)，而后可重新編程以執(zhí)行其他任務(wù)的那種——包括Ready Robotics在內(nèi)的許多公司正在解決這一需求，他們使用位居更復(fù)雜編程環(huán)境之上的易于使用的應(yīng)用開發(fā)工具?！拔覀冃枰龣C(jī)器人編程入門的阻礙，”Aparicio表示， “即便對機(jī)器人一無所知，但只要了解如何編寫Web應(yīng)用程序，就應(yīng)能安裝機(jī)器人?！?/p>
視覺與感覺
即使機(jī)器人編程越來越輕松，但分配給機(jī)器人的任務(wù)卻變得越來越難。Epson的Brookshire認(rèn)為，隨著機(jī)器人在電子產(chǎn)品和生物醫(yī)學(xué)生產(chǎn)領(lǐng)域越來越普遍，這樣的趨勢將愈發(fā)明顯。他表示：“計算機(jī)硬盤驅(qū)動器、助聽器和DNA測試儀等產(chǎn)品組件做得越來越小，對機(jī)器人操控這些組件的精度要求也就越來越高。” 他指出，傳統(tǒng)機(jī)器人必須精確到十分之一英寸，而處理這些更精確任務(wù)的機(jī)器人必須將運動中的任何偏差都控制在萬分之一英寸。
不僅如此，這些要求更苛刻的任務(wù)再也不是在同一個地方重復(fù)完全相同的動作。傳統(tǒng)的機(jī)器人通常被安置在裝配線上，以操縱在固定位置滾過的部件；而今天的機(jī)器人往往要能夠拾取幾十個可能以不可預(yù)測的方式變換位置或方向的部件。與此同時，移動揀貨機(jī)器人在亞馬遜等公司的倉庫中正變得越來越普遍，它們不僅需要在移動過程中避開路徑上的物體，還必須能夠抓取各種形狀、大小和位置的包裹。
圖2：電子產(chǎn)品的小部件和超精細(xì)特性推動了對操作精度越來越高的機(jī)器人的需求（圖源：xiaoliangge/Stock.Adobe.com）
為了應(yīng)對這種情況，現(xiàn)在的機(jī)器人常常配備一個或多個攝像頭，來識別組件及其位置以及機(jī)器人的周圍環(huán)境。機(jī)器人的抓手上還配備了“力傳感器”，提供類似于觸覺的途徑，這樣機(jī)器人就能“感覺”到它們是否以正確的方式抓住了某個物體。與此同時，越來越復(fù)雜的“運動規(guī)劃”軟件可根據(jù)視覺和觸覺反饋來指引機(jī)器人的輪子、手臂和抓手。Aparicio說道：“過去，我們的目標(biāo)是把已知的東西自動化； 現(xiàn)在，我們正在把未知的東西自動化?！?/p>
機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺和其他形式的人工智能 (AI) 正成為具備這些能力的關(guān)鍵要素，并正在迅速突破機(jī)器人所能完成任務(wù)的邊界。Burnstein說道：“機(jī)器人變得越來越聰明，這意味著它們能夠更好地識別面前的東西?！?他同時補(bǔ)充道，語音處理和其他由人工智能驅(qū)動的進(jìn)步，正在使機(jī)器人更接近于實現(xiàn)這樣的一天：機(jī)器人安裝成功后，只需用自然語言發(fā)出簡單的指令，它就可以完成任務(wù)——盡管要實現(xiàn)這種能力可能還需要一段時間。
長期以來，機(jī)器人一直局限于大型制造企業(yè)，而現(xiàn)在它正在向小型企業(yè)進(jìn)軍。機(jī)器人不僅越來越容易安裝和編程，其購買價格也在穩(wěn)步下降。過去，公司要想引進(jìn)一臺機(jī)器人，動輒就要花費數(shù)十萬美元；而如今，只需不到1萬美元的價格，就可以添置一臺工業(yè)機(jī)器人。Brookshire指出，Epson最低配機(jī)器人的價格僅為7,500美元。
同樣重要的是，聯(lián)機(jī)執(zhí)行不同任務(wù)的能力改變了經(jīng)濟(jì)局面。為節(jié)省成本，大型制造企業(yè)可能要求一臺機(jī)器人一次生產(chǎn)上萬件單一產(chǎn)品，而小公司則通常需要一臺機(jī)器人在切換到不同的生產(chǎn)方式之前，能夠經(jīng)濟(jì)高效地處理僅有幾十件商品的訂單。Brookshire說道：“隨著批量規(guī)模的縮小和產(chǎn)品種類的增加，讓機(jī)器人立即適應(yīng)變化的能力至關(guān)重要?！?更有甚者，一些機(jī)器人公司正在討論完全消除前期成本和擁有成本，而是將機(jī)器人作為一項服務(wù)提供給企業(yè)，而企業(yè)則通過按月和按任務(wù)付費的方式來支付費用。
機(jī)器人同事
以上種種方式，依然給機(jī)器人行業(yè)留下了一個問題：機(jī)器人能否與人類工人協(xié)同工作，而不是像長久以來的標(biāo)準(zhǔn)做法那樣停留在工位上，或沿著安全圍欄隔開的通道工作？ 這種協(xié)作機(jī)器人 (cobot) 的概念十分誘人。機(jī)器人供應(yīng)商正在努力提供硬件和軟件安全功能，以充分降低事故風(fēng)險，使協(xié)同工作成為現(xiàn)實。例如，機(jī)器人可以被編程為在檢測到附近有人時停止動作。
圖3：目前大多數(shù)機(jī)器人還不能安全地與人類工人緊密協(xié)作，但隨著時間的推移，新的保障措施和更好的工人培訓(xùn)將讓人機(jī)協(xié)作變得司空見慣（圖源：Zoran Mircetic/Stock.Adobe.com）
然而，專家們警告說，不要過快地將人和機(jī)器人結(jié)合在一起工作。Aparicio說道：“沒有哪臺機(jī)器人只靠自身就可以實現(xiàn)完美的安全措施。這在很大程度上取決于對他們周圍的人進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。”
在不久將來的某一天，機(jī)器人將輕松地與人類同事分享任務(wù)、工具和工作臺，甚至還可能與他們聊天。不過現(xiàn)在，當(dāng)機(jī)器人在為你更換輪胎時，維修車間里還是只能有機(jī)器人在工作。
