當人們第一次想象機器人時，他們想象的是機器人，它們看起來和動作都像人類，并且通過承擔日常繁瑣的工作來為凡人的主人服務。

例如，捷克作家 Karel ?apek（因從斯拉夫語詞根“robota”中創造出“機器人”一詞而聞名，意思是強迫勞動者）描繪了模仿人類并樂于在房子和花園周圍奴役地做家務的機器人，在至少在一開始（后來在查佩克 1921 年的戲劇《Rossumovi Univerzální Roboti》（羅森的萬能機器人）中，事情變得很糟糕）。

但直到現在，擬人化的“服務”機器人才開始發揮查佩克所設想的潛力。計算能力、人工智能 (AI) 和機電學的最新進展已在應用中引入了商業服務機器人（例如，幫助發達國家的老齡化人口）。

工業（機器人）革命

在服務機器人出現之前，機器人技術的重大革命是由工業推動的。一旦電子產品和軟件成熟到足以使技術變得實用且便宜，機器人就會在 20 世紀 70 年代被引入裝配線，以研磨和拋光管接頭、焊接汽車、給冰箱上漆或組裝家具。在這些重復、精確、無差錯操作必不可少的大批量應用中，機器人將人類牢牢地置于陰影之下。制造商采用了一種不需要舒適休息、病假、加薪或工會代表的技術。雖然工業機器人并不便宜，但它們確實提供了證明初始資本投資合理所需的多年可靠服務。

今天的工業機器人與科幻小說中的金屬人相去甚遠。國際標準化組織 (ISO) 將工業機器人定義為“一種自動控制、可重新編程、多用途機械手，可在三個或更多軸上進行編程，可以固定在原地或移動，用于工業自動化應用?！?換句話說，工業機器人是一種強大的巨型手臂，可以在工廠的家中使用，并且可以在大型操作范圍內移動到需要快速、重復和精確地完成工作的地方。

工人和機器合作

但人類仍然在制造業中發揮著重要作用。他們在耐力、速度和精確度方面的不足，在靈活性、靈活性和解決問題的能力方面得到了彌補。在世界許多地方，他們的勞動力很便宜。這使得人們非常適合挑剔的組裝，因為產品組合經常變化并且需要廣泛的技能。

在機器人領域和人類領域之間存在一個區域，兩者的才能可以顯著提高制造生產力。該區的特點是產量相對較低，產品價值相對較高。通過自動化零件的拾取、提升和獲取以及裝配過程中重復的常規元素，引入機器人將大大提高生產率。

這不是汽車裝配線的金屬怪物的工作。一方面，它們的購買和運行成本太高，更重要的是，它們對人類來說就像頂級掠食者一樣危險。讓工人與工業機器人一起工作就像用動物園里的獅子來騎孩子一樣——這是一場即將發生的災難。

這就是為什么新型“友好”機器人正在填補這個空缺。這些機器被稱為協作機器人（或簡稱為“cobots”），重量輕、與人規模相當、價格低廉，并且對同事有同理心。

協作機器人設計挑戰

設計協作機器人很棘手：挑戰不在于讓它們執行各種流水線任務——這相當簡單——但更多的是確保工人不會受傷。工程師必須將強度、速度和可重復性等操作參數與運動傳感器、力限制器和流線型設計（以消除夾點等問題）等安全元素結合起來。內置傳感器相對簡單使協作機器人完全停止，如果人類工人進入操作范圍，但在某些情況下，人和機器人必須相互作用——要求協作機器人的關節有一定程度的松弛度，這樣它就不會撞到骨肉太硬。今天的工業機器人具有按照高規格制造的關節，可以精確地消除松弛，因為松弛會影響準確性；在放寬公差的同時保持這種精度需要新的設計技術。

這只是硬件。工業機器人需要經驗豐富的技術人員對其進行編程。當一臺機器需要非常少的更新來應對新的車身時，這并不是什么大不了的事情，在花費了數年的時間將以前的類型焊接在一起之后。相比之下，協作機器人需要很容易被人類同事“編程”，以應對新產品的頻繁推出。編程操作應該盡可能簡單，例如，在機器“學習”運動順序的同時，手動引導機器人的手臂完成涂膠操作。但支持這種簡單編程的潛在復雜性尚未完全開發。

設計協作機器人是一門新生學科，因此，幾乎沒有可借鑒的指導。協作機器人的國際安全標準與首批工作場所模型的推出同時進行。ISO 10218 標準為協作機器人提供了一些具體指南，而 ISO 15066 則概述了協作操作的一些規則。ISO 技術委員會 (TC) 184/SC 2（針對機器人和機器人設備）目前正在起草的技術規范 (TS) 是一份比國際標準低一級的文件，有望為機器人和機器人設備的知識體系增添更多內容協作機器人設計。

這個信息不會太快到來。協作機器人市場將在資本貨物中占據巨大份額——正如巴克萊銀行（一家總部位于英國的銀行）的分析師估計，到 2025 年，該細分市場可能會從 2015 年的 1.16 億美元增長到 115 億美元。這大致相當于當今整個工業機器人市場。

審核編輯黃昊宇