工業(yè)機(jī)器人隨處可見(jiàn)，它們制造著我們消費(fèi)的物品以及我們駕駛的車輛。對(duì)于眾多人而言，這些技術(shù)常常被視作簡(jiǎn)化的存在。畢竟，盡管它們具備快速、高質(zhì)量生產(chǎn)產(chǎn)品的獨(dú)特本領(lǐng)，但其活動(dòng)范圍卻存在一定局限。那么，為工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程到底需要多少工夫呢？

實(shí)際上，雖說(shuō)工業(yè)機(jī)器人的復(fù)雜程度確實(shí)有所不同，然而哪怕是工業(yè)機(jī)器人最為簡(jiǎn)單的應(yīng)用，也并非如即插即用那般簡(jiǎn)便。換句話說(shuō)，需要在 X、Y 和 Z 軸范圍內(nèi)進(jìn)行有限運(yùn)動(dòng)，且日復(fù)一日?qǐng)?zhí)行任務(wù)的機(jī)械臂，所需要的遠(yuǎn)不止幾行代碼。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)工廠向智能工廠轉(zhuǎn)變，培訓(xùn)這些人工制造者的工作強(qiáng)度和專業(yè)知識(shí)要求也會(huì)相應(yīng)提高。下面我們來(lái)探究一下現(xiàn)代機(jī)器人的若干種編程方式。

示教系統(tǒng)

“機(jī)器人”這個(gè)詞匯能夠引發(fā)諸多不同的想象。雖然公眾或許會(huì)把機(jī)器人聯(lián)想成他們?cè)谟耙曋锌吹降哪樱诙鄶?shù)行業(yè)中，機(jī)器人是由一個(gè)機(jī)械臂構(gòu)成，這個(gè)機(jī)械臂經(jīng)過(guò)編程，能夠以可接受的質(zhì)量水平完成不同復(fù)雜程度的任務(wù)。有時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠明確效率問(wèn)題，并且需要對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作做出細(xì)微的調(diào)整。停止生產(chǎn)來(lái)重新編程設(shè)備將會(huì)是一項(xiàng)代價(jià)高昂且不切實(shí)際的舉動(dòng)；傳統(tǒng)看法認(rèn)為，這些動(dòng)作的每一處變化都需要逐行精心編寫到計(jì)算機(jī)中；但這與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。示教箱，或者通常被稱為示教器或示教槍，是一種堅(jiān)固耐用的工業(yè)化手持設(shè)備，允許操作員實(shí)時(shí)掌控機(jī)器人，并輸入邏輯指令，將信息記錄到機(jī)器人的計(jì)算機(jī)里。

工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行速度常常會(huì)對(duì)人眼形成挑戰(zhàn)，不過(guò)使用示教器的操作員能夠降低設(shè)備速度，以便他們能夠描繪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)來(lái)適應(yīng)程序的變化。對(duì)于任何曾經(jīng)使用過(guò)視頻游戲控制器的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程聽(tīng)起來(lái)似乎不難，但并非僅僅知道如何輸入操作。例如，操作員需要能夠設(shè)想出機(jī)器人采取的最有效路徑，從而將運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格限制在必要的范圍之內(nèi)。不必要的移動(dòng)或者時(shí)間的增加，不論看起來(lái)多么細(xì)微，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)線的產(chǎn)出能力產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，描繪到機(jī)器人中的低效路徑或許會(huì)給制造商帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失。

當(dāng)然，還需要考慮每次運(yùn)動(dòng)的速度，以便機(jī)器人能夠盡可能多地進(jìn)行關(guān)節(jié)活動(dòng)。從移動(dòng)的角度來(lái)看，這些移動(dòng)會(huì)更有效，前提是程序員具備實(shí)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)際上，這類編程對(duì)于了解該流程的人來(lái)說(shuō)可能看似簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，可能需要數(shù)年時(shí)間才能熟練掌握。示教器已經(jīng)存在許久，并持續(xù)成為機(jī)器人編程領(lǐng)域的重要產(chǎn)品。

離線模擬

在工廠車間為工業(yè)機(jī)器人編程的最大風(fēng)險(xiǎn)之一就是所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。程序員需要與機(jī)器互動(dòng)，對(duì)代碼進(jìn)行修改，并在生產(chǎn)環(huán)境中測(cè)試設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，之后才能恢復(fù)運(yùn)行。幸運(yùn)的是，離線仿真軟件能夠用于近似操作員打算合并的任何代碼變更，可以在編程更新上線之前修復(fù)錯(cuò)誤，并且所有這些操作都不會(huì)造成生產(chǎn)停止。運(yùn)行離線仿真不存在財(cái)務(wù)損失，也不會(huì)對(duì)操作員構(gòu)成危險(xiǎn)，因?yàn)榉抡婺軌蛟谶h(yuǎn)離工廠車間的 PC 上運(yùn)行。存在許多不同類型的程序提供離線模擬功能，但原理是相同的，創(chuàng)建一個(gè)代表制造過(guò)程的虛擬環(huán)境，并使用復(fù)雜的 3D 模型對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程。

需要注意的是，沒(méi)有哪一個(gè)程序比其他程序更出色，但是根據(jù)應(yīng)用的復(fù)雜程度，某個(gè)程序可能更合適。這種編程的吸引力在于，它不但允許程序員對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程，還允許程序員實(shí)現(xiàn)和查看碰撞和未遂檢測(cè)功能的結(jié)果，并記錄循環(huán)時(shí)間。由于該程序是在外部計(jì)算機(jī)上獨(dú)立于設(shè)備創(chuàng)建的（而不像示教器學(xué)習(xí)那樣手動(dòng)創(chuàng)建），所以它允許制造商在不影響正常運(yùn)作的情況下迅速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流程，從而利用短期生產(chǎn)。雖然吊墜編程教學(xué)為工廠車間的機(jī)器人調(diào)整提供了一種極為細(xì)致的方法，但在更新物理設(shè)備中的代碼之前，能夠在測(cè)試環(huán)境中運(yùn)行編程更新可以說(shuō)具有更大的優(yōu)勢(shì)。

演示編程

這種方式大體上類似于示教器過(guò)程。例如，和示教器相同，操作員能夠以高精度“展示”機(jī)器人的一系列新動(dòng)作，并將這些信息存儲(chǔ)到機(jī)器人的計(jì)算機(jī)中。然而，存在一些優(yōu)點(diǎn)在兩者之間產(chǎn)生了一些差異點(diǎn)。例如，示教器是一種復(fù)雜的手持設(shè)備，包含眾多不同的控制和功能。通過(guò)演示編程通常要求操作員使用操縱桿（而非鍵盤）操縱機(jī)械臂。這使得編程過(guò)程更加簡(jiǎn)便快捷——這兩件事能夠減少停機(jī)時(shí)間。這種類型的機(jī)器人編程也需要更少的時(shí)間讓操作員熟練掌握；因?yàn)槿蝿?wù)本身的編程方式與人類操作員完成任務(wù)的方式大致相同。

機(jī)器人編程的未來(lái)

所有這些編程方法在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域都有其存在的價(jià)值，但沒(méi)有一種是毫無(wú)瑕疵的。以各自的方式，每種產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用都會(huì)阻礙生產(chǎn)并增加制造商的成本。需要花費(fèi)時(shí)間來(lái)教導(dǎo)機(jī)器人如何執(zhí)行任務(wù)。在許多情況下，操作員或技術(shù)人員的技能可能會(huì)因應(yīng)用而有所不同。然而，想象一下，如果工業(yè)機(jī)器人僅僅需要“看到”正在完成的任務(wù)，就能夠一遍又一遍完美地執(zhí)行它。與工業(yè)機(jī)器人編程相關(guān)的成本和時(shí)間將會(huì)大幅降低。倘若這看起來(lái)美好得令人難以置信，您或許想更深入地了解機(jī)器人行業(yè)；這種類型的機(jī)器人培訓(xùn)已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)師的腦海中。該技術(shù)背后的理論是合理的；讓操作員向機(jī)器人展示如何執(zhí)行特定任務(wù)，并允許機(jī)器人分析該信息，以確定復(fù)制任務(wù)所需的最有效的運(yùn)動(dòng)序列。當(dāng)機(jī)器人學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，它有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)新的方法來(lái)改進(jìn)任務(wù)的執(zhí)行方式。

為更復(fù)雜的機(jī)器人進(jìn)行編程

隨著越來(lái)越多的工廠向智能工廠過(guò)渡以及安裝更多自主設(shè)備，分配給機(jī)器人的任務(wù)將會(huì)變得更為復(fù)雜。也就是說(shuō)，我們當(dāng)下用于對(duì)這些機(jī)器人進(jìn)行編程的方法將不得不發(fā)展。雖然當(dāng)代編程活動(dòng)的表現(xiàn)值得稱贊，但毫無(wú)疑問(wèn)，人工智能將會(huì)在機(jī)器人的學(xué)習(xí)方式中發(fā)揮重要作用。