工业机器人革命

独立和嵌入式工业机器人正在取代人类

人类的一小步,机器人的一大步。

美国宇航局最近发射了最新的火星探测车“好奇号”。“好奇号”是一个超级动力机器人,它可以利用环境传感器、辐射监测器、化学仪器等收集、分析和传输有关火星体验的数据。

尽管这个项目的价格——25亿美元——可能看起来惊人,但它清楚地向世界宣告,机器人是未来的发展方向。一个在地球上不会丢失的信息。

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根据国际机器人联合会(IFR)的说法,机器人“将成为一种全球就业创造的主要驱动力在接下来的五年里。”全球研究公司Metra Martech去年11月发布的一项研究认为,目前运行的100万个工业机器人直接创造了近300万个就业岗位。

Metra Martech的研究人员还发现,包括消费电子、食品、太阳能和风能以及先进电池制造在内的各个行业都计划利用机器人带来的好处。(看幻灯片这个故事的版本。)

例如,机器人可以用于对人类不安全的能力,在高工资经济中不可行的能力;根据报告,这对人类来说是不可能的。

研究发现,在电子、半导体和制药等行业,机器人提供了人工无法实现的质量、精度、速度和可追溯性。

真实的,激进的机器人

弗兰克·托比,"机器人的报告“在全球和垂直市场上,人们对机器人的兴趣越来越浓厚。他表示:“机器人对许多行业都有吸引力,包括农业、包装和分销以及医疗。”

他认为,机器人的制造和感知方式发生了巨大变化,这引发了人们对机器人的广泛接受。“人们过去认为机器人是昂贵、可怕、危险、笨重的机器,周围必须有一个笼子。今天的机器人完全不是这样——它们更便宜、更轻、更灵活,还配备了传感器,使它们更安全,从而可以与人类一起工作,”他说。

例如,机器人现在在消费设备装配线上处理抛光和打磨等依赖精度的任务,并在快餐连锁店自动完成订单。

“有些甚至嵌入了汽车等其他形状元素,因此它们基本上是透明的。”他以新型汽车中用于自动泊车功能的机器人技术为例。

随着机器人自身的进化,它们的控制器也在进化。Tobe预测平板电脑,智能手机而其他手持设备将成为训练和操作机器人的常见机制。

他还认为,尽管现在的机器人技术已是令人难以置信的专利,但它将很快开放。“随着市场的扩大,机器人操作系统将变得越来越多开源也更有能力,”托比说。

传感器和感性

在过去,机器人学领域受限于预先设想的特定形状因素和功能的概念。Dictionary.com将机器人定义为“任何能够像人类一样自动操作的机器或机械设备”。

事实上,机器人是为了超越人类而被创造出来的。先进的机器人有传感器、智能并能自主行动。例如,俯冲技术正在开发嵌入式机器人,以自动保持车辆,如公共汽车,在他们的车道内。

卡内基梅隆大学正在研究在树木和植物苗圃中使用机器人根据容器的最佳环境自动移动容器。

机器人还被用于改善医疗,更具体地说,用于外科手术。纽约哥伦比亚大学(Columbia University)计算机科学教授彼得·艾伦(Peter Allen)正在开发机器人技术,以改进微创手术。关键部件如照相机和马达的小型化、软件的复杂性以及价格的降低使得机器人技术在单端口手术中具有吸引力。

艾伦说:“你很快就会看到一种小型的、一次性的、廉价的系统,可以进行简单的手术,比如胆囊、肾脏切除和子宫切除。”“主要影响将是减少切口,因此,对患者的整体创伤更小。”携带摄像头的机器人也增加了手术区域内的能见度。

艾伦已经有了授权的机器人设备据哥伦比亚大学介绍,他与一名医生共同创造了这种机器,“通过平移、倾斜和缩放来生成2-D或3-D图像,并自动跟踪手术器械。”

他预计机器人技术将在未来五年内成为医学院课程不可或缺的一部分。

艾伦预计,机器人技术将减少每次手术所需的工作人员数量,并减轻外科医生的整体压力。他说:“虽然我们怀疑你是否能完全将工具从外科医生的控制中取出来——你希望在发生错误时由人类参与——但外科医生可以与这项技术建立合作关系。”

《机器人报告》的托比同意这一观点,并指出包括斯坦福大学在内的一些大学研究都是关于未来手术室的。一些医院正在测试用机器人替代擦洗护士、麻醉师和其他辅助人员,而外科医生则通过虚拟模仿手势操纵机器人手臂。

像他的许多偶像和同龄人一样,Tobe相信生物技术、纳米技术和机器人技术的碰撞必将改变他的生活。

深潜水

在波士顿蓝鳍金枪鱼的机器人该公司的系统工程师米克尔·泰勒(Mikell Taylor)特别关注将机器人与自动水下航行器(AUV)配对,以增强海上和港口的监视。

水下自动水下航行器的开发用于国防、商业和科学领域应用程序,目的是避免潜水员和海豚勘测潜在区域的风险。例如,配备机器人的auv可以在海洋中央搜寻未爆炸的水雷,然后投放电荷来中和它们。此外,auv可以围绕码头附近的船只,调查他们的船体和探测危险。如果有可能造成伤害,官员们可以让它们远离海岸。

另一个任务:监视运行。auv能够通过声纳图像、相机静物和其他高科技部件收集十亿字节或更多的关键数据。数据片段和警报可以通过低带宽声学调制解调器实时传输,从地对地卫星连接定期传输,或者在AUV返回时通过高速链接下载。

不像它们的同类,捕食者无人机和无人驾驶坦克,泰勒说auv不会被用于军事交战。“水下机器人不会取代鱼雷等武器,因为它们还不能对环境做出反应。它们是自主的,但不智能,”泰勒说。

和艾伦一样,她认为,由于机器人成本的降低,像她正在从事的这些项目在今天是可能的。

像Heartland Robotics和iRobot(著名的自动吸尘器Roomba的制造商)这样的公司继续寻求通过降低机器人的价格来实现机器人的商品化。例如,据托比介绍,Heartland Robotics公司希望以1.5万美元的价格提供机器人制造助理。“大多数企业规模较小,如果它们可以通过增加机器人来实现劳动力最大化,为什么不呢?”这是保持竞争力的一种方式。”

微软此外,该公司还关注成本,旨在以负担得起的价格将机器人操作系统推向更广泛的社区。该公司最近发布了机器人开发者工作室平台的第四版。据机器人技术团队负责人Stathis Papaefstathiou称,微软的目标是创建一个综合机器人平台,集成微软Kinect摄像头和深度传感器(目前在Xbox 360上可以找到)窗户Azure云服务,可用于支持大型计算。

“尽管有很多开发人员在编写机器人应用程序,但他们不是这个领域的专家。所以我们想提供他们需要的机器人开发基础设施。”他说。例如,一些设备将具有实时操作,基本操作发生在机器人本身。然而,如果需要更复杂的分析,比如评估来自相机的视觉效果,云服务可以提供帮助。

罗杰·阿里克,移动机器人制造商的老板阿里克机器人他认为,价格将是机器人技术整体成功的决定性因素。他表示:“在经济意义最大的地方,机器人将产生最大的影响。”他指出,制造业和军队都有较高的劳动力成本和负债。“最终,我们可能会看到机器人之间的战争。无人机和远程操作坦克已经开始这样做了。”

电池的障碍

然而,有一个因素仍然困扰着机器人领域:电池。阿里克说,高能量密度、低重量、无毒、充电时间短的电池将是一个重大突破。他说:“这将很快改变机器人的世界,因为目前的电池技术非常重,这对设计有连锁反应效应。”他补充说,更新的电池将使外骨骼更轻,延长行星探测车等技术的使用寿命,以及更多的飞行器。

电池寿命只是学生参与的众多障碍之一第一次技术的挑战,一场面对面的机器人比赛,抢断。该项目负责人肯·约翰逊(Ken Johnson)表示,FIRST拥有25万名学生(大部分是高中生)和9万名志愿者,他们掌握了充分理解复杂机器人世界所必需的无数技能。

“我们迫使编程、设计、电气工程、机械工程和其他技能在现实环境中结合在一起。这些领域中的大多数通常是理论领域,而机器人技术则侧重于实践。”约翰逊说。

他看到孩子们来观看这个节目,黑眼豆豆乐队主唱Will.I等流行文化偶像使这个节目变得流行起来。他们对机器人技术有了更高的认识。“学生们在日常生活中与机器人或自动化子系统互动,比如自动结账线,”他说。

他预计,目前的FIRST参与者(他们将在5年左右后进入职场)将更好地理解机器人如何补充人类劳动。约翰逊说:“他们将在工作中获得成功,因为他们知道如何将流程与技术相结合。”“他们不会认为机器人会取代人类,而是会知道机器人和自动化可以让人类更有效率。”

FIRST的国家顾问、麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)机械工程帕帕拉多(Pappalardo)荣誉退休教授伍迪·弗劳尔斯(Woodie Flowers)认为,下一代工人必须能够做一些机器人无法做到的事情,才能成功,做一些无法自动化的事情。

例如,他设想有一天,去看医生的病人将首先由一个可以收集语言和视觉信号和症状的机器人进行面试和检查。然后,机器人将把这些信息以及从医疗数据库中收集到的情报呈现给医生,这样医生就能迅速了解诊断结果,并与病人商讨治疗方案。

弗劳尔斯说:“五年后,机器人将更加普遍,我们将在更基本的方面依赖它们。”

吉特伦是大波士顿地区的自由职业商业和技术作家。可以和她联系sgittlen@verizon.net

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