我们为什么会有机器人?我想到了很多好的理由。它们可以围绕活动、环境、生产力和经济进行分组。
有些活动是重复的、枯燥的。拧紧车轮螺母可能是汽车生产线上的一个重要步骤,但它不是一个可以归类为 "令人满意的职业选择 "的活动。在天平的另一端,有一些活动是复杂和困难的。但如果再加上重复的因素,挫折感就会回来。把机械加工和铣削等重复性工作交给数控机床,让人类的想象力自由地去尝试新的想法,那该多好。
有许多工作环境让人觉得不愉快。例如,太热或太冷的地方,潮湿或干旱的地方,有噪音或振动的地方。有些环境会带来固有的健康风险:油漆间、核反应堆、火山、极地。
还有一些工作环境是彻头彻尾的危险:矿井、深海作业、高海拔地区、外太空。与其冒着生命危险,我们可以建造机器人来处理这种环境。
生产力是拥有机器人的一个重要原因。机器可以比人类更快、更准确、更一致地完成工作。而且它们需要更少的停机时间。从整体上看,这些想法加起来是对机器人的强有力的经济论证。机器人做人们不愿意做的工作,并产生比所有权和操作成本更大的价值,是对社会的一种好处。
我们拥有机器人还有一个原因:人类的好奇心。一个简单的事实是,有些人从设计复杂问题的优雅解决方案中得到了巨大的乐趣。
我们今天所知的机器人是计算机科学和工程的结合。传感器收集关于环境的数据;控制程序决定机器人如何以及何时行动;执行器实施行动;传感器收集关于互动的数据并向控制程序提供反馈,实时地无限重复。
这个简单的短语--"传感器收集数据"--隐藏着巨大的复杂性。每个传感器都必须可靠而准确地观察它所设计的信号。但控制算法很少只涉及一个数据--多个信号必须被转化为可操作的数据并转发给控制器。在HBK,我们的专长在于测量扭矩、力、质量、压力的传感器。但我们也知道,还涉及其他数据维度:加速度、接触、距离、陀螺仪、湿度、惯性、光、导航、位置、压力、接近、声音、温度、倾斜、电压--以及其他。机器人技术的关键问题之一是协调数据,以便控制功能有效地工作。
人类一靠近,感应和编程的问题就变得更加复杂。机器人作为帮手的想法--Co-Bot(协作机器人)--引入了额外的安全参数。机器人的运动扭矩不能伤及人,所以传感器必须反应更快,执行器必须减速更快。这些方面也在国际上得到了讨论和同意:IEEE以及ISO都发布了标准。
当自主机器人--由人工智能(AI)程序控制--涉足公共生活时,问题变得更加复杂。因为尽管它必须独立于其程序员行事,但机器人实际上可能继承了一些假设和偏见,这些假设和偏见反映了编程团队对 "正常"、"可接受 "或 "理想 "决定的定义。IEEE等领先机构,以及斯坦福大学和麻省理工学院等大学,现在都承认 "机器人伦理 "是一个重要领域。
静态生产线上的机器人虽然复杂,但在概念上却很 "简单"。他们通常执行一种特定的功能:例如:切割、冲压、焊接或喷涂。单个机器人不知道它所执行的功能;也不知道它之前或之后的过程;更不知道团队合作的概念。
真正的智能在于定义机器人行动的顺序,这是由人类专家提供的。而 "寻找更好的解决方案 "是一项与生俱来的人类活动。为机器人寻找一个更有效的概念模型是一个基本问题。它不仅影响到机器人的设计,而且也影响到实际操作。有趣的是,许多模型来自于大自然。
例如,在昆虫中观察到的行为有助于控制拿取和搬运仓库机器人。每个单独的机器人都遵循简单的规则,以确保在不妨碍他人的情况下完成其任务。更复杂的概念模型利用从观察自然界中的昆虫、鸟类或鱼群中得到的启示,使单个机器人能够分享信息并协调其行动,以提高有效性。
生产线机器人的市场潜力正在不断扩大。在工厂车间移动库存的机器人是主流。在寻求提高效率的过程中,一些供应商提供了在拣选存货时爬上货架的能力;其他供应商重新设计了存储系统和进入该系统的机器人,以优化仓库空间的使用。
跟随者机器人可以携带重物(如农民的毛驴,或城市居民的吉塔)。自主机器人正获得越来越多的关注--无论是在私人工业场所(如工厂或矿山,或用于清洁仓库),还是在公共场所,用于送货服务等活动。同时,其他概念的出现也创造了更多的机会,如移动机器人、空中机器人和软机器人。
机器人会改变工作世界吗?他们已经有了。许多原本重复的、无聊的、不舒服的或完全危险的活动已经由机器人处理。同时,人力资源被释放出来,使人们能够做他们最擅长的事情:为具有挑战性的问题创造复杂和创新的解决方案。看起来这一趋势将继续下去。如果我们能提高生产力,并在全球不同社会内部和之间实现更均匀的财富分配,一个有机器人的世界肯定能成为一个更好的地方。