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随着机器人变得更便宜、更容易编程、更擅长新任务，越来越多的公司正在将它们投入工作
对于那些曾经牺牲一部分周末时间在轮胎店等候从繁忙维修车间取车的人来说，有一个好消息正等着他们：更换轮胎所需的时间将缩短四分之三。这是因为底特律一家名为RoboTire的初创公司正在让机器人学习做这些工作。
这家合资企业主要由大型轮胎连锁店Discount Tire注资，但RoboTire的机器人有望最终将会在各种类型和规模的轮胎和汽车商店工作。“想像以下，机器人可以完成所有种类的车辆维修工作，这是一种怎样的场景。”美国推进自动化协会主席Jeff Burnstein说道。该协会是一个重要的全球行业协会，拥有750多家机器人及相关领域会员组织。
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。然而，从在装配线上焊接车门，到在本地的轮胎店更换轮胎，这是一个巨大的飞跃，因为要为任何驶入车位的车辆更换轮胎，都涉及众多有很大差异的步骤，更不用提大型工厂和轮胎店之间天生就存在的经济规模差异。
机器人和相关工业自动化技术正通过数以千计的方式，来影响世界各地各种规模和类型的制造业甚至服务业，RoboTire只是其中的个例之一。机器人软件开发商Ready Robotics产品副总裁、西门子高级制造自动化前主管Juan Aparicio表示：“无论是组装产品、打包货物、还是清理餐厅厨房，我们对机器人的需求都在不断增长。”
创造而非扼杀就业机会
仅在2021年前三个季度，北美各公司的机器人订单就攀升至近3万台， 相当于售出了约15亿美元的机器人。与2020年同期相比，机器人销售额增长了约50%。 更重要的是，汽车工业以外的机器人订单首次超过了汽车公司的机器人订单，占所有订单的三分之二。
工业机器人转向更广泛应用的速度只增不减。推动这一转变的是2021年给世界带来迎头痛击的两大趋势：各行业的劳动力短缺（仅2021年8月，美国就有超过400万工人辞职）以及全球供应链紧缩促使企业加强本地制造能力。
图1：劳动力短缺、供应链危机以及不断增长的在线销售使得能够帮助运输物流的机器人需求飙升（图源：FUN FUN PHOTO / Stock.Adobe.com）
这就是为什么专家预测机器人的激增仍将持续的原因，近十年里，机器人将在全球范围内接管多达2000万个制造工作岗位，平均每部署一台机器人将取代1.5个人工。然而，也有令人高兴的现象：这些专家普遍认为，企业从机器人那里获得的生产率提升，将推动创造就业机会，因此，即将到来的机器人变革的净效，将是就业增加。Burnstein说道：“机器人订单正在激增，但就业率却处于历史低点，因此机器人显然不是就业杀手。机器人将主要从事人们不想做的重复性、不安全的工作，同时为人们创造更好的工作机会。”
也就是说，工业机器人要完全流行起来还需要一些重大的技术进步。首先，它们必须更容易编程。汽车公司和诸如亚马逊、联邦快递等行业巨头有能力聘用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类稀缺、高度专业化的人才。
为应对这样的局面，机器人业界正在开发更加易用的机器人控制软件，让任何具有普通计算机专业知识的人士都可以更快地上手。工业机器人主要生产商Epson Robots的产品管理与开发总监Rick Brookshire表示，“机器人编程一半是科学，一半是艺术。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。但现在我们提供的应用编程平台，可以让公司在几天之内就轻松安装并运行机器人。”
Ready Robotics公司的Aparicio说道：“让工业机器人的安装变得更轻松、更快捷，将有助于打开全新应用的世界。” 他指出，对于要在数年时间内或者在用于数百个装置的应用中执行相同任务的机器人（例如操作油炸锅的机器人）而言，复杂的编程是可以接受的。
然而，大多数公司想要的机器人，是可轻松安装以执行一项独特任务，而后可重新编程以执行其他任务的那种——包括Ready Robotics在内的许多公司正在解决这一需求，他们使用位居更复杂编程环境之上的易于使用的应用开发工具。“我们需要消除机器人编程入门的阻碍，”Aparicio表示， “即便对机器人一无所知，但只要了解如何编写Web应用程序，就应能安装机器人。”
视觉与感觉
即使机器人编程越来越轻松，但分配给机器人的任务却变得越来越难。Epson的Brookshire认为，随着机器人在电子产品和生物医学生产领域越来越普遍，这样的趋势将愈发明显。他表示：“计算机硬盘驱动器、助听器和DNA测试仪等产品组件做得越来越小，对机器人操控这些组件的精度要求也就越来越高。” 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运动中的任何偏差都控制在万分之一英寸。
不仅如此，这些要求更苛刻的任务再也不是在同一个地方重复完全相同的动作。传统的机器人通常被安置在装配线上，以操纵在固定位置滚过的部件；而今天的机器人往往要能够拾取几十个可能以不可预测的方式变换位置或方向的部件。与此同时，移动拣货机器人在亚马逊等公司的仓库中正变得越来越普遍，它们不仅需要在移动过程中避开路径上的物体，还必须能够抓取各种形状、大小和位置的包裹。
图2：电子产品的小部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（图源：xiaoliangge/Stock.Adobe.com）
为了应对这种情况，现在的机器人常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。机器人的抓手上还配备了“力传感器”，提供类似于触觉的途径，这样机器人就能“感觉”到它们是否以正确的方式抓住了某个物体。与此同时，越来越复杂的“运动规划”软件可根据视觉和触觉反馈来指引机器人的轮子、手臂和抓手。Aparicio说道：“过去，我们的目标是把已知的东西自动化； 现在，我们正在把未知的东西自动化。”
机器学习、计算机视觉和其他形式的人工智能 (AI) 正成为具备这些能力的关键要素，并正在迅速突破机器人所能完成任务的边界。Burnstein说道：“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东西。” 他同时补充道，语音处理和其他由人工智能驱动的进步，正在使机器人更接近于实现这样的一天：机器人安装成功后，只需用自然语言发出简单的指令，它就可以完成任务——尽管要实现这种能力可能还需要一段时间。
长期以来，机器人一直局限于大型制造企业，而现在它正在向小型企业进军。机器人不仅越来越容易安装和编程，其购买价格也在稳步下降。过去，公司要想引进一台机器人，动辄就要花费数十万美元；而如今，只需不到1万美元的价格，就可以添置一台工业机器人。Brookshire指出，Epson最低配机器人的价格仅为7,500美元。
同样重要的是，联机执行不同任务的能力改变了经济局面。为节省成本，大型制造企业可能要求一台机器人一次生产上万件单一产品，而小公司则通常需要一台机器人在切换到不同的生产方式之前，能够经济高效地处理仅有几十件商品的订单。Brookshire说道：“随着批量规模的缩小和产品种类的增加，让机器人立即适应变化的能力至关重要。” 更有甚者，一些机器人公司正在讨论完全消除前期成本和拥有成本，而是将机器人作为一项服务提供给企业，而企业则通过按月和按任务付费的方式来支付费用。
机器人同事
以上种种方式，依然给机器人行业留下了一个问题：机器人能否与人类工人协同工作，而不是像长久以来的标准做法那样停留在工位上，或沿着安全围栏隔开的通道工作？ 这种协作机器人 (cobot) 的概念十分诱人。机器人供应商正在努力提供硬件和软件安全功能，以充分降低事故风险，使协同工作成为现实。例如，机器人可以被编程为在检测到附近有人时停止动作。
图3：目前大多数机器人还不能安全地与人类工人紧密协作，但随着时间的推移，新的保障措施和更好的工人培训将让人机协作变得司空见惯（图源：Zoran Mircetic/Stock.Adobe.com）
然而，专家们警告说，不要过快地将人和机器人结合在一起工作。Aparicio说道：“没有哪台机器人只靠自身就可以实现完美的安全措施。这在很大程度上取决于对他们周围的人进行适当的培训。”
在不久将来的某一天，机器人将轻松地与人类同事分享任务、工具和工作台，甚至还可能与他们聊天。不过现在，当机器人在为你更换轮胎时，维修车间里还是只能有机器人在工作。
