机器人革命已经预料了几十年,但仍未到来。每年,汽车制造商及其供应商都会购买数以千计的机器人,这个数字仍然比预期的要少得多。由于一些持续时间比预期长得多的障碍,机器人根本没有得到应有的广泛使用。这些采用障碍最终可能会错失提高该国制造能力和改善其供应链的机会。
随着大流行加剧商品供应短缺,并揭示了关键供应链是多么容易被破坏现在是专注于有助于加强该国国内能力的技术和解决方案的最佳时机。最近的行政命令表明,这将是拜登政府关注的重点,所以现在是采取行动的时候了。
采用障碍
一般来说,无线应用存在三个障碍der 在汽车行业采用机器人自动化。首先,成本仍然太高。成本不仅包括购买机器人本身,还包括其他几项重要的相关成本。典型的机器人工作单元需要广泛的工程协调。简单地在工作单元中部署一个或多个机器人是一项昂贵的任务。然后,一旦工作单元设计完成,就必须对机器人进行编程。机器人编程是许多工程师的祸根,也是必须付钱给他们的制造商的祸根。任何生产小批量或低价值产品的人都无法分摊部署机器人技术的高成本,甚至事实证明,供应商也难以承担大规模部署机器人的费用。国际机器人联合会最近的调查结果表明,工业机器人平均 75% 的生命周期运营成本来自编程。每次任务更改时,应用程序都必须重新编程。
第二个栏采用的障碍是缺乏灵活性。一旦你设计了你的工作单元并对你的机器人进行了编程,你就已经准备好了——只要你从不以任何方式改变你正在做的事情。任何变化——无论是新机器人还是制造过程的变化——都需要重新编程(至少),并且很可能会开始重新设计和重新验证工作单元以改变机器人位置的过程。这种不灵活性使得机器人技术对于生产各种小批量产品的任何人来说都是不可行的。
第三个障碍是将机器人添加到工作单元的边际效益很差。对单个机器人进行编程是一项挑战;对多个机器人进行编程以使其在共享空间中工作而不会发生碰撞是一项非常困难的任务,需要花费数月的工程时间。事实上,多机器人编程非常困难,以至于工程师通过简化来缩短编程时间,但代价是大大降低了效率。
最常见的简化另一个原因是“干扰区”的使用,它禁止一个以上的机器人进入一个以上机器人可以到达的任何空间,尽管在实践中,多个机器人可以经常共享这样的空间而不会发生碰撞。由于干扰区的使用,经常会发现具有四个机器人的工作单元实现的性能低于一个机器人的两倍。多机器人工作单元的这种低效率降低了机器人的使用,即使在能够负担得起机器人的公司也是如此。

如果我们要释放机器人技术的潜力,我们需要降低采用障碍。我们希望汽车行业的每个人都能更好地利用机器人技术。由于机器人的成本和工程时间不太可能减少,我们控制的关键杠杆是部署和编程的时间和费用。
为了实现我们的目标,我们需要能够适应当前环境的机器人情况,使他们能够在相对非结构化的工作单元中工作。反过来,适应性取决于两种能力:可靠的视觉和快速运动规划:
- 可靠的视觉——使机器人能够观察周围环境并做出反应。民主化要求愿景不仅可靠,而且相对便宜。幸运的是,视觉方面有许多好的、低成本的选择,而且它们会继续变得更好、更便宜。
- 运动规划——过程f 计算和协调如何让机器人从当前姿势到所需姿势而不会发生碰撞——必须足够快以适应动态环境,特别是对于包含人的环境。运动规划性能历来不足以满足通用应用,导致机器人要么反应缓慢,要么根本没有视觉(例如,在高度设计的工作单元中,机器人永远不需要反应)。然而,学术界和工业界的最新进展表明,运动规划瓶颈很快就会消失。
民主化还需要机器人能够快速编程,同时仍能实现高性能。目前,我们既可以实现高性能,也可以实现可容忍(但仍然很长)的编程时间,而业界一直选择后者。减少编程时间和提高性能的唯一解决方案是提高编程本身的自动化程度。
问 e工程师在编排所有动作的同时推理多只手臂的轨迹并不是成功之路。汽车行业需要新的软件工具来消除工程师的大部分或全部工作,这样他们就可以简单地指定他们希望机器人执行的任务,然后软件生成机器人程序。这些进步将提高任何机器人程序员的生产力,其方式与使用 Java 或 Python 等高级语言进行通用(非机器人)编程相比使用汇编语言编程可提高程序员生产力的方式大致相同。这两种情况的关键是为程序员提供更高级别的抽象,并使用软件工具自动将这种更易于编写的代码转换为较低级别所需的代码。
机器人行业还没有其在汽车制造行业和供应链中的潜力几乎已发挥,但只要在几个关键领域进行创新,就可以创造更大的价值得以实现。机器人技术的大众化将使许多汽车公司能够引进更多的机器人并从中获利巨大。此外,我们可以通过降低成本和提高将机器人添加到工作单元的边际收益来增加价值主张。最终结果将是国内制造能力的大幅提高,并有机会建立更可靠的国内供应链,帮助该国更好地为未来任何大流行级别的材料或劳动力中断做好准备。