AI和柔性机器人在制造业未来中日益重要的作用

人工智能(AI)和柔性机器人系统已成为工业自动化未来的关键技术，并在许多方面产生影响。

先进制造机器人研究所(ARM)的首席技术官Chuck Brandt指出，让机器人专家在房间里尖叫着跑出来的最快方法之一，是让工业机器人处理布料，这是一个出了名的疑难问题。

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Brandt说：“这就是为什么不仅在美国，而且在世界各地的服装设施中，看起来仍然和19世纪刚诞生时没啥两样，一排又一排由人操作的缝纫机。”

解决自动化领域的这一挑战，是ARM研究团队喜欢面对的问题。作为其开发未来制造技术承诺的一部分，ARM研究所促成了西门子、Bluewater Defense、Sewbo和加州大学伯克利分校的合作，创造了一种新的机器人组装工艺，将织物与水溶热塑性聚合物层压来加固服装。

从那时起，ARM研究所开发了一种新的系统，可以实现底部折边(在T恤底部进行圆形缝合的过程)和个人防护装备(PPE)的自动化质量保证流程。

然而，ARM研究所的未来主义项目远远超出了服装加工的范畴。2023年，该研究所预计将完成多个领域的研究，包括高精度自适应加工、高能材料的安全机器人处理和人工智能(AI)辅助机器人编程。

Brandt说：“一旦你将机器人技术付诸应用，就可以提高每位员工的生产力，改善工作条件。”

随着制造业本身发生根本性变化，AI和柔性机器人系统已成为关键技术。

“制造业正在从传统的低混合/大批量装置，过渡到通过高混合/小批量制造流程实现更多的定制。这就需要机器人系统，因为它可以随着产品的不同而快速、智能地适应。从技术角度来看，我们还没有达到这一目标，但总有一天会实现的。”Brandt说。

Apera AI公司的首席执行官Sina Afropise表示，制造业即将认识到AI对工厂的影响。Apera AI是一家总部位于加拿大温哥华，专门从事基于人工智能的机器人视觉应用公司。

很多公司已经开始探索这个领域。但很多制造业的工作流程，如组装、箱内分拣、进料和机器维护等，传统上并不是基于AI应用的理想选择。因此，制造商还没有意识到将其完全实现自动化的潜力。

Apera AI开发了一种由人工智能驱动的3D机器人制导技术。Afropise表示，短期内该公司的工作重点是为客户提供一整套技术，包括远远超出传统工业自动化系统能力的高价值任务。

“我们希望将一系列任务带到桌面上，从定位和路径规划到智能抓取和手持检查，而不是传统的检查装置，即零件在传送带上移动，相机只在零件经过时拍摄快照。”Afruise说。

Apera AI正在开发第二代视觉智能，被称为“4D视觉”，还开发了运动和抓握规划解决方案。下一步，该公司将推出人工智能检测解决方案Apera Inspect。最终成果是一整套支持制造应用、类似人类的技能。

Afrooze说，再往前一步，“我们可以期待更多的系统融入创造性解决问题的能力。像箱内分拣这样的任务，对机器人来说是一个挑战，因为它们很难准确地从箱中抓取零件。但人类可以很容易地做到这一点。”这就是技术的发展方向。AI将真正接管运动规划、抓取规划，并提出学习政策，自动引导机器人应对不同的工况。

随着智能化的发展，工业机器人的成本也将同时下降。Afropise估计，“这为制造企业打开了各种应用的大门，在以前，或者因为太贵，或者因为无法证明投资的合理性，在这些应用上无法考虑使用机器人。但当成本真正下降时，它会彻底改变游戏规则。”

ARM研究所的大部分工作，都集中在智能机器人领域。Brandt预计，未来几年将在这一领域实现快速增长。“每个人都看过这样的视频：汽车加工车间，一排工业机器人。这些技术都非常成熟。这些机器人往往只做一件事，一次又一次的重复，但做得非常好。但由于适应能力极为有限，它们不是你所说的‘智能机器人’。”

在一定程度上，Brandt受到了过去十年日益流行的协作机器人的启发，他设想了一种未来的制造业格局：人类和机器人可以使用自适应、灵活的机器人系统，安全有效地协作，这些系统可以轻松应对产品线的变化。尽管过去自动化应用可能是大公司的专利，但Brandt预计，未来几年中小型企业将以越来越快的速度采用机器人技术。

Brandt认为，人工智能等技术将改变我们看待制造业的方式，以及我们如何定义和实现不同层次的生产力，在劳动力方面也会经历新的方法和战略。

“这是无法回避的，”他说，“这并不是一个新的现象。在过去的几个世纪里，我们已经看到，随着新技术的出现和旧技术的退役，劳动力会发生变化并适应新现实。这将会很有趣。”