[程式設計]受到熱捧的人機協作機械人，正在悄悄改變什麼？
類型：
程式設計
早在18世紀，日本人若井源大衛門和源信便在前人的基礎上，利用鯨魚須製作的發條和彈簧，將自動機器玩偶升級為可為客人端茶送水的「原始機械人」。
它會雙手捧?茶盤，如果把茶杯放在茶盤上，它就會向前走，把茶端給客人。客人取下茶杯時，它會自動停止，等客人喝完茶把茶杯放回茶盤上時，它就又轉回原來的地方。想想這個場景還是非常有樂趣的。就像這個圖：
![在新視窗檢視]( "Flash2u")
（圖片來自百度百科）
雖然以當時的技術，不可能實作嚴格意義上的「人機協作」，甚至當時的玩偶都不能算概念上的「機械人」，但我們至少可以肯定，人類在對於機械人的「人機協作」的探索工作來源已久，對於機械人的智慧化發展的涉獵心始終未停止過。
上世紀50年代末，美國科學家德沃爾與約瑟夫共同開發製造出全世界第一台工業機械人，開啟了第一代工業機械人的先河。此時的工業機械人處於第一代，這時的機械人還離不開「人」的作業，只能在控制器的「監督」下完成某些指定的工作，我們稱其為「示教再現」。
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（喬治·德沃爾（右）、約瑟夫·恩格爾伯格和unimation機械人）
雖然工業機械人從誕生髮展到現在，已經有50多年的歷史，但是現在產業化的工業機械人一直未能脫離傳統的、基於預程式開發/遙作業型的機器類型。而近年來，由於技術的演進、人類不斷探知的慾望，以及產業工人的需求等因素，越來越多的產學研用各方面的人加入到推進下一代工業機械人的大軍中。
目前，雖然人機協作機械人只佔到工業機械人整體規模的5%，但其未來發展勢頭不可小覷，也證明未來發展市場廣闊。
這5%當中，最出名的便是美國再思考機械人公司（Rethink?Robotics）。當然，任何先進的技術產品都離不開行業技術「大牛」。該公司的創始人是羅德尼·布魯克斯（Rodney?Brooks），是不是感覺有些眼熟呢？沒錯，他正是著名的服務機械人（確切的說是掃地機械人）美國iRobot公司的聯合創始人。就是下面這位：
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在他的幫助下，iRobot開發出了火爆的Roomba系列機械人。這位從MIT電腦科學與人工智慧實驗室退休的澳大利亞科學院院士是機械人學界的權威，他強調的理念是「自下而上」的環境辨識與適應。他一手創立了再思考機械人公司，併兼任首席技術官。在他的領導下，再思考發表了兩款重量級產品——Baxter（雙臂）和Sawyer（單臂）。
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（Baxter和Sawyer）
其實，人機協作機械人（不管是單臂還是雙臂）與傳統工業機械人最大的區別就在於它們可以「協作」——他們可以配合在工人「手把手」的引領之下「安全地」執行工作所需的動作並記住他們，工人們幾分鐘就可對該種機械人「上手」。而這和傳統的工業機械人不一樣，不需要層層防護，將人與機械人隔離開，而且不必經過對程式開發、機械等相關內容系統的訓練便可使用。這對於工廠來說，大大提高了效率。這樣的便捷性也意味?人機協作機械人不再需要軟體工程師，不需要程式開發作業，在帶給人類方便的同時，他們也能完成更複雜、更精確的工作，即靈巧作業。
當然，不光是再思考機械人公司，很多產業內相關企業均向人機協作型機械人拋出了橄欖枝。丹麥優傲機械人公司（Universal?robots）發表了三款人機協作機械人——UR3、UR5、UR10，三款機械人均為單臂，負載有所不同；位列機械人「四大家族」的德國庫卡機械人公司（KUKA）也推出其首款輕型人機協作7軸機械人LBR?iiwa；而「四大家族」的另一位成員瑞士ABB公司也於近期收購了GomTec公司，旗下的Roberta協作式機械人很可能成為行業領軍產品……
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（Universal?robots發表的UR3）
人機協作機械人之所以受到市場的強烈熱捧，除了各國對於其扶持力度加大之外，更關鍵的是，相對於傳統機械人固化、適應性差等特點，人機協作機械人能夠實作定製化生產，滿足多品種、小批次、柔性、快速等傳統工業機械人難以涉及的新型製造樣式。
實際上，人機協作由機器實作簡單的作業，並執行底層的自動化控制，而「人」實作上層的監督控制、工作安排、軌跡組態和相關作業等。的然是人機協作，那麼無可厚非，整個工作是由「人」與「機器」協同完成的。的然是協同完成工作，那麼就需要對工作有明確的分工。在人機協作系統中，人主要負責「定性」判斷決策，而機器則負責「定量」計算推理，二者相結合，缺一不可。
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人機協作的深層內涵是「人機智慧融合」，它代表「人」與「機器」需要共同完成指定工作，在完成工作的程序中二者行為還要保持步調一致，並且兩者在意識層面還需始終協調。而這需要對傳統工業機械人進行大幅度改良，必須提升機器感知、人機共融等多項技術水平。
因此，我們可以看到，人機協作機械人雖說功能強大，但卻不容易實作，且即便是商業化生產的成品，規模也十分有限。
要想實作人機共融，必須要解決好人機互動的問題。實作人機互動的首要工作便是建立一個能夠實作「人」與「機器」訊息傳輸的途徑，只要它能夠實作傳遞並轉換訊息的介面作用即可。在機械人系統中，人機介面通常是操縱面板或圖形使用者界面。在人機協作機械人當中阻抗控制來感受力覺，使工人能夠感知機械人與加工部件之間的機械接觸。當然，人機互動還需要可靠地安全機制，以保障工人的安全。
從大的層面看，人機互動在技術方面的發展主要有兩個方面：
一是單峰的人機互動系統，比如基於視覺、聽覺、機械接觸等；
二是多頻道人機互動樣式的整合，通過幾種效應頻道的協作，減少單個頻道的工作額外負擔，提高了互動的可靠性和工作效率。
人機協作已經成為工業機械人下一階段的重點發展趨勢，是各大相關企業、院校、科研機構的「必爭之地」，他們紛紛加大在該領域的投入、研發力量，力爭在下一代機械人全面來臨之前形成技術壁壘，佔領制高點。
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早在18世紀，日本人若井源大衛門和源信便在前人的基礎上，利用鯨魚須製作的發條和彈簧，將自動機器玩偶升級為可為客人端茶送水的「原始機械人」。
它會雙手捧?茶盤，如果把茶杯放在茶盤上，它就會向前走，把茶端給客人。客人取下茶杯時，它會自動停止，等客人喝完茶把茶杯放回茶盤上時，它就又轉回原來的地方。想想這個場景還是非常有樂趣的。就像這個圖：
（圖片來自百度百科）
雖然以當時的技術，不可能實作嚴格意義上的「人機協作」，甚至當時的玩偶都不能算概念上的「機械人」，但我們至少可以肯定，人類在對於機械人的「人機協作」的探索工作來源已久，對於機械人的智慧化發展的涉獵心始終未停止過。
上世紀50年代末，美國科學家德沃爾與約瑟夫共同開發製造出全世界第一台工業機械人，開啟了第一代工業機械人的先河。此時的工業機械人處於第一代，這時的機械人還離不開「人」的作業，只能在控制器的「監督」下完成某些指定的工作，我們稱其為「示教再現」。
（喬治·德沃爾（右）、約瑟夫·恩格爾伯格和unimation機械人）
雖然工業機械人從誕生髮展到現在，已經有50多年的歷史，但是現在產業化的工業機械人一直未能脫離傳統的、基於預程式開發/遙作業型的機器類型。而近年來，由於技術的演進、人類不斷探知的慾望，以及產業工人的需求等因素，越來越多的產學研用各方面的人加入到推進下一代工業機械人的大軍中。
目前，雖然人機協作機械人只佔到工業機械人整體規模的5%，但其未來發展勢頭不可小覷，也證明未來發展市場廣闊。
這5%當中，最出名的便是美國再思考機械人公司（Rethink?Robotics）。當然，任何先進的技術產品都離不開行業技術「大牛」。該公司的創始人是羅德尼·布魯克斯（Rodney?Brooks），是不是感覺有些眼熟呢？沒錯，他正是著名的服務機械人（確切的說是掃地機械人）美國iRobot公司的聯合創始人。就是下面這位：
在他的幫助下，iRobot開發出了火爆的Roomba系列機械人。這位從MIT電腦科學與人工智慧實驗室退休的澳大利亞科學院院士是機械人學界的權威，他強調的理念是「自下而上」的環境辨識與適應。他一手創立了再思考機械人公司，併兼任首席技術官。在他的領導下，再思考發表了兩款重量級產品——Baxter（雙臂）和Sawyer（單臂）。
（Baxter和Sawyer）
其實，人機協作機械人（不管是單臂還是雙臂）與傳統工業機械人最大的區別就在於它們可以「協作」——他們可以配合在工人「手把手」的引領之下「安全地」執行工作所需的動作並記住他們，工人們幾分鐘就可對該種機械人「上手」。而這和傳統的工業機械人不一樣，不需要層層防護，將人與機械人隔離開，而且不必經過對程式開發、機械等相關內容系統的訓練便可使用。這對於工廠來說，大大提高了效率。這樣的便捷性也意味?人機協作機械人不再需要軟體工程師，不需要程式開發作業，在帶給人類方便的同時，他們也能完成更複雜、更精確的工作，即靈巧作業。
當然，不光是再思考機械人公司，很多產業內相關企業均向人機協作型機械人拋出了橄欖枝。丹麥優傲機械人公司（Universal?robots）發表了三款人機協作機械人——UR3、UR5、UR10，三款機械人均為單臂，負載有所不同；位列機械人「四大家族」的德國庫卡機械人公司（KUKA）也推出其首款輕型人機協作7軸機械人LBR?iiwa；而「四大家族」的另一位成員瑞士ABB公司也於近期收購了GomTec公司，旗下的Roberta協作式機械人很可能成為行業領軍產品……
（Universal?robots發表的UR3）
人機協作機械人之所以受到市場的強烈熱捧，除了各國對於其扶持力度加大之外，更關鍵的是，相對於傳統機械人固化、適應性差等特點，人機協作機械人能夠實作定製化生產，滿足多品種、小批次、柔性、快速等傳統工業機械人難以涉及的新型製造樣式。
實際上，人機協作由機器實作簡單的作業，並執行底層的自動化控制，而「人」實作上層的監督控制、工作安排、軌跡組態和相關作業等。的然是人機協作，那麼無可厚非，整個工作是由「人」與「機器」協同完成的。的然是協同完成工作，那麼就需要對工作有明確的分工。在人機協作系統中，人主要負責「定性」判斷決策，而機器則負責「定量」計算推理，二者相結合，缺一不可。
人機協作的深層內涵是「人機智慧融合」，它代表「人」與「機器」需要共同完成指定工作，在完成工作的程序中二者行為還要保持步調一致，並且兩者在意識層面還需始終協調。而這需要對傳統工業機械人進行大幅度改良，必須提升機器感知、人機共融等多項技術水平。
因此，我們可以看到，人機協作機械人雖說功能強大，但卻不容易實作，且即便是商業化生產的成品，規模也十分有限。
要想實作人機共融，必須要解決好人機互動的問題。實作人機互動的首要工作便是建立一個能夠實作「人」與「機器」訊息傳輸的途徑，只要它能夠實作傳遞並轉換訊息的介面作用即可。在機械人系統中，人機介面通常是操縱面板或圖形使用者界面。在人機協作機械人當中阻抗控制來感受力覺，使工人能夠感知機械人與加工部件之間的機械接觸。當然，人機互動還需要可靠地安全機制，以保障工人的安全。
從大的層面看，人機互動在技術方面的發展主要有兩個方面：
一是單峰的人機互動系統，比如基於視覺、聽覺、機械接觸等；
二是多頻道人機互動樣式的整合，通過幾種效應頻道的協作，減少單個頻道的工作額外負擔，提高了互動的可靠性和工作效率。
人機協作已經成為工業機械人下一階段的重點發展趨勢，是各大相關企業、院校、科研機構的「必爭之地」，他們紛紛加大在該領域的投入、研發力量，力爭在下一代機械人全面來臨之前形成技術壁壘，佔領制高點。
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