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

實際上，雖說工業(yè)機器人的復雜程度確實有所不同，然而哪怕是工業(yè)機器人最為簡單的應(yīng)用，也并非如即插即用那般簡便。換句話說，需要在 X、Y 和 Z 軸范圍內(nèi)進行有限運動，且日復一日執(zhí)行任務(wù)的機械臂，所需要的遠不止幾行代碼。隨著工業(yè)機器人技術(shù)不斷進步，傳統(tǒng)工廠向智能工廠轉(zhuǎn)變，培訓這些人工制造者的工作強度和專業(yè)知識要求也會相應(yīng)提高。下面我們來探究一下現(xiàn)代機器人的若干種編程方式。

示教系統(tǒng)

“機器人”這個詞匯能夠引發(fā)諸多不同的想象。雖然公眾或許會把機器人聯(lián)想成他們在影視中看到的模樣，但在多數(shù)行業(yè)中，機器人是由一個機械臂構(gòu)成，這個機械臂經(jīng)過編程，能夠以可接受的質(zhì)量水平完成不同復雜程度的任務(wù)。有時，在生產(chǎn)過程中能夠明確效率問題，并且需要對機器人的動作做出細微的調(diào)整。停止生產(chǎn)來重新編程設(shè)備將會是一項代價高昂且不切實際的舉動；傳統(tǒng)看法認為，這些動作的每一處變化都需要逐行精心編寫到計算機中；但這與實際情況相差甚遠。示教箱，或者通常被稱為示教器或示教槍，是一種堅固耐用的工業(yè)化手持設(shè)備，允許操作員實時掌控機器人，并輸入邏輯指令，將信息記錄到機器人的計算機里。

工業(yè)機器人的運行速度常常會對人眼形成挑戰(zhàn)，不過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器人的運動來適應(yīng)程序的變化。對于任何曾經(jīng)使用過視頻游戲控制器的人來說，這個過程聽起來似乎不難，但并非僅僅知道如何輸入操作。例如，操作員需要能夠設(shè)想出機器人采取的最有效路徑，從而將運動嚴格限制在必要的范圍之內(nèi)。不必要的移動或者時間的增加，不論看起來多么細微，都會對生產(chǎn)線的產(chǎn)出能力產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。隨著時間的推移，描繪到機器人中的低效路徑或許會給制造商帶來重大的經(jīng)濟損失。

當然，還需要考慮每次運動的速度，以便機器人能夠盡可能多地進行關(guān)節(jié)活動。從移動的角度來看，這些移動會更有效，前提是程序員具備實現(xiàn)的經(jīng)驗。實際上，這類編程對于了解該流程的人來說可能看似簡單，但實際上，可能需要數(shù)年時間才能熟練掌握。示教器已經(jīng)存在許久，并持續(xù)成為機器人編程領(lǐng)域的重要產(chǎn)品。

離線模擬

在工廠車間為工業(yè)機器人編程的最大風險之一就是所導致的停機時間。程序員需要與機器互動，對代碼進行修改，并在生產(chǎn)環(huán)境中測試設(shè)備的運動，之后才能恢復運行。幸運的是，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錯誤，并且所有這些操作都不會造成生產(chǎn)停止。運行離線仿真不存在財務(wù)損失，也不會對操作員構(gòu)成危險，因為仿真能夠在遠離工廠車間的 PC 上運行。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)建一個代表制造過程的虛擬環(huán)境，并使用復雜的 3D 模型對運動進行編程。

需要注意的是，沒有哪一個程序比其他程序更出色，但是根據(jù)應(yīng)用的復雜程度，某個程序可能更合適。這種編程的吸引力在于，它不但允許程序員對機器人運動進行編程，還允許程序員實現(xiàn)和查看碰撞和未遂檢測功能的結(jié)果，并記錄循環(huán)時間。由于該程序是在外部計算機上獨立于設(shè)備創(chuàng)建的（而不像示教器學習那樣手動創(chuàng)建），所以它允許制造商在不影響正常運作的情況下迅速實現(xiàn)自動化流程，從而利用短期生產(chǎn)。雖然吊墜編程教學為工廠車間的機器人調(diào)整提供了一種極為細致的方法，但在更新物理設(shè)備中的代碼之前，能夠在測試環(huán)境中運行編程更新可以說具有更大的優(yōu)勢。

演示編程

這種方式大體上類似于示教器過程。例如，和示教器相同，操作員能夠以高精度“展示”機器人的一系列新動作，并將這些信息存儲到機器人的計算機中。然而，存在一些優(yōu)點在兩者之間產(chǎn)生了一些差異點。例如，示教器是一種復雜的手持設(shè)備，包含眾多不同的控制和功能。通過演示編程通常要求操作員使用操縱桿（而非鍵盤）操縱機械臂。這使得編程過程更加簡便快捷——這兩件事能夠減少停機時間。這種類型的機器人編程也需要更少的時間讓操作員熟練掌握；因為任務(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。

機器人編程的未來

所有這些編程方法在工業(yè)機器人領(lǐng)域都有其存在的價值，但沒有一種是毫無瑕疵的。以各自的方式，每種產(chǎn)品的開發(fā)和運用都會阻礙生產(chǎn)并增加制造商的成本。需要花費時間來教導機器人如何執(zhí)行任務(wù)。在許多情況下，操作員或技術(shù)人員的技能可能會因應(yīng)用而有所不同。然而，想象一下，如果工業(yè)機器人僅僅需要“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)機器人編程相關(guān)的成本和時間將會大幅降低。倘若這看起來美好得令人難以置信，您或許想更深入地了解機器人行業(yè)；這種類型的機器人培訓已經(jīng)在工業(yè)機器人設(shè)計師的腦海中。該技術(shù)背后的理論是合理的；讓操作員向機器人展示如何執(zhí)行特定任務(wù)，并允許機器人分析該信息，以確定復制任務(wù)所需的最有效的運動序列。當機器人學習任務(wù)時，它有機會發(fā)現(xiàn)新的方法來改進任務(wù)的執(zhí)行方式。

為更復雜的機器人進行編程

隨著越來越多的工廠向智能工廠過渡以及安裝更多自主設(shè)備，分配給機器人的任務(wù)將會變得更為復雜。也就是說，我們當下用于對這些機器人進行編程的方法將不得不發(fā)展。雖然當代編程活動的表現(xiàn)值得稱贊，但毫無疑問，人工智能將會在機器人的學習方式中發(fā)揮重要作用。