作者：大衛·H·弗里德曼 (David H. Freedman) 是美國波士頓的一位科普作家。他的文章發表在《大西洋月刊》、《新聞周刊》、《發現》、《Marker by Medium》和《連線》等許多出版物上。

對于曾在繁忙的服務站之一的輪胎店等待輪到他們的汽車的人來說，一個周末的好消息是：更換輪胎所需的時間將減少四分之三。這是因為底特律一家名為 RoboTire 的初創公司正在幫助機器人學習如何做。

該合資企業主要由大型輪胎連鎖店 Discount Tire 等提供資金，但 RoboTire 的機器人有望最終在各種類型和規模的輪胎和汽車商店找到工作。“想想機器人可以完成的所有不同的車輛維修工作，”推進自動化協會主席 Jeff Burnstein 說，該協會是一個主要的全球貿易協會，其成員包括 750 多個機器人和相關組織。

自通用汽車公司于 1961 年安裝了世界上第一臺工業機器人以來，機器人一直在幫助制造汽車。從在裝配線上焊接門到在當地商店更換輪胎是一個巨大的飛躍，然而，考慮到其中涉及的多個高度可變的步驟更換任何駛入海灣的車輛的輪胎——更不用說大型工廠和輪胎店之間的經濟規模差異了。

這個用例只是機器人技術和相關工業自動化技術開始影響全球各種規模和類型的制造業甚至服務業的數千種方式中的一個小例子。機器人軟件開發商 Ready Robotics 的產品副總裁兼前高級制造自動化負責人 Juan Aparicio 表示：“無論是組裝產品、裝箱貨物，還是清理餐廳廚房，對機器人的需求都在增長。”西門子。

工作創造者，而不是殺手

僅在 2021 年前三個季度，北美公司的機器人訂單就攀升至近 30,000 臺。這相當于約 15 億美元的機器人訂單，比 2020 年同期的機器人銷售額增長了約 50%。更重要的是，來自汽車行業以外的機器人訂單首次超過汽車公司的訂單，占所有訂單的三分之二。

工業機器人向更廣泛應用的轉變正在加速。推動這種轉變的是兩個在 2021 年遭受重創的趨勢：跨行業勞動力短缺（僅 2021 年 8 月就有超過 400 萬美國工人辭職）和全球供應鏈緊縮促使公司提高本地制造能力。

勞動力短缺、供應鏈緊縮和在線銷售增長導致對可幫助運輸物流的機器人的需求飆升

這就是為什么專家預測機器人激增將持續下去，機器人將在本十年內接管全球多達 2000 萬個制造業工作崗位，每個部署的機器人平均取代 1.5 個人類工人。然而，有一個令人高興的收獲：同樣的專家普遍認為，公司從機器人中獲得的生產力提升將推動創造就業機會，因此即將到來的機器人革命的凈效應將是增加招聘。“機器人訂單激增，但就業率處于歷史低位，因此機器人顯然不是工作殺手，”伯恩斯坦說。“他們將主要從事人們不想做的重復性、不安全的工作，并為人們創造更好的工作。”

也就是說，工業機器人需要一些關鍵的進步才能完全流行起來。對于初學者來說，他們必須變得更容易編程。汽車公司以及亞馬遜和聯邦快遞等巨頭有能力聘請數百名機器人編程專家，但大多數公司無法吸引或負擔得起這種稀缺的、高度專業化的專業知識。

機器人行業正在通過開發機器人控制軟件做出回應，任何具有普通計算機專業知識的人都可以更快地掌握這些軟件。“為機器人編程一半是科學，一半是藝術，”工業機器人的主要生產商愛普生機器人公司的產品管理和開發總監 Rick Brookshire 說。“這就是為什么公司需要幾個月的時間來實施機器人解決方案。但現在我們正在提供應用程序編程平臺，使公司可以在幾天內輕松啟動并運行機器人。”

Ready Robotics 的 Aparicio 說，讓工業機器人更容易和更快地設置有助于打開它們進入新應用的世界。他指出，復雜的編程對于將執行相同任務多年的機器人或可用于數百個安裝的應用程序（例如操作油炸鍋的機器人）來說是很好的。

然而，大多數公司都想要一個可以輕松設置以完成一項獨特任務的機器人，然后再為其他任務重新編程——Ready Robotics 和其他公司正在通過易于使用的應用程序開發工具來滿足這一要求，這些工具位于更復雜的編程環境之上。“我們需要消除機器人編程的準入門檻，”Aparicio 說。“即使你對機器人一無所知，如果你知道如何編寫網絡應用程序，你應該能夠設置機器人。”

眼見為實

即使機器人編程變得更容易，分配給機器人的任務也變得越來越困難。Epson 的 Brookshire 說，隨著機器人在電子和生物醫學生產中變得越來越普遍，情況尤其如此。“隨著計算機硬盤驅動器、助聽器和 DNA 測試等產品中的組件變得越來越小，機器人操縱這些部件的精度要求也越來越具有挑戰性，”他說。他指出，傳統機器人必須精確到十分之一英寸，而處理這些更精確任務的機器人必須將它們運動中的任何變化都精確到千分之十英寸。

不僅如此，這些要求更高的任務也不再能夠在完全相同的位置重復完全相同的動作。傳統的機器人通常被放置在裝配線上以操縱在一致位置滾動的零件，而今天的機器人通常必須拾取數十個位置或方向可能以不可預測的方式變化的組件。與此同時，在亞馬遜和其他倉庫中越來越普遍的移動式揀貨機器人不僅需要在行進過程中避開路徑上的物體，而且還必須能夠抓取任何形狀、大小和位置的包裹.

電子產品的小零件和超精細特性推動了對操作精度越來越高的機器人的需求

為了應對，機器人現在經常配備一個或多個攝像頭來識別組件及其位置以及機器人的周圍環境。他們還在抓手上配備了“力傳感器”，提供類似于觸覺的東西，這樣機器人就可以“感覺”他們是否以正確的方式抓取物品。與此同時，越來越復雜的“運動規劃”軟件正在引導機器人的輪子、手臂和抓手響應視覺和觸覺反饋。“過去，目標是使已知的自動化，”Aparicio 說。“現在我們正在自動化未知。”

機器學習、計算機視覺和其他形式的人工智能 (AI) 正變得對這些類型的能力至關重要，并且正在快速突破機器人可以完成的任務的界限。“機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事物，”伯恩斯坦說。與此同時，他補充說，語音處理和其他人工智能驅動的進步正在使機器人更接近于為一項任務設置它們的那一天，只需要要求它們用簡單的英語來完成——盡管這種能力可能還需要十年或更遠。

長期以來，機器人僅限于大型制造公司，現在正在向小型企業推進。機器人不僅變得更容易設置和編程，而且它們的購買價格也在穩步下降。過去，即使是將一個機器人引入一家公司也需要花費數十萬美元，而如今，一家公司可以以遠低于 10,000 美元的價格添加一個工業機器人。Brookshire 指出，Epson 的最低端機器人成本僅為 7,500 美元。

同樣重要的是，即時執行不同任務的能力改變了經濟方程式。大型制造商的機器人成本合理化可能需要一次運行數萬個單一產品，而小公司通常需要一個機器人，它可以在切換到不同的訂單之前經濟高效地處理幾十個單位的訂單跑步。“隨著批量縮小和產品種類增加，讓機器人立即適應變化的能力會產生重大影響，”Brookshire 說。更好的是，一些機器人公司正在討論完全取消前期成本和擁有成本，而是提供機器人即服務，企業通過按月和按任務收費的某種組合來支付費用。

機器人同事

這仍然給機器人行業留下了一個懸而未決的問題：機器人能否與人類工人一起工作，而不是像長期以來的標準那樣留在車站或沿著為安全起見而圍起來的路徑？這種協作機器人或“協作機器人”的概念非常誘人，機器人供應商正在努力提供能夠充分降低事故風險的硬件和軟件安全功能，以使其成為現實。例如，可以對機器人進行編程，使其在檢測到有人靠近時停止不動。

如今大多數機器人無法安全地與人類工人密切合作，但隨著時間的推移，新的保障措施和更好的工人培訓將使人機協作變得普遍

然而，專家們告誡不要在混合人和機器人時動作太快。“沒有機器人可以單獨提供完美的安全性，”Aparicio 說。“很大程度上歸結為對周圍的人進行適當的培訓。”

在不久的將來的某一天，機器人將能夠輕松地與人類同事共享任務、工具和工作臺，甚至可能在與他們聊天時。不過，就目前而言，他們在更換輪胎時需要自己擁有服務區。