工業(yè)機(jī)器人與人類的共存之道

機(jī)器人將會(huì)取代一些較為瑣碎和繁重的低階工作，而過(guò)去未能充分發(fā)揮才能的員工，現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)而從事更高質(zhì)量的工作，而這些工作對(duì)質(zhì)量的要求更高。在安全考慮下，機(jī)器人會(huì)跟人類并肩工作。
機(jī)器人及其在制造業(yè)的應(yīng)用，長(zhǎng)久以來(lái)都是引人爭(zhēng)議的話題。許多人擔(dān)心，在工作場(chǎng)所中引進(jìn)機(jī)器人，可能會(huì)取代人類的工作。從某些角度來(lái)看，機(jī)器人的確會(huì)取代某些工作，但這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。是的，機(jī)器人將會(huì)取代一些低階工作。這些工作通常較為瑣碎和繁重，例如工廠生產(chǎn)在線的品管工作。
我至今還清楚地記得 1980 年代一部美國(guó)電視喜劇片的開(kāi)場(chǎng)場(chǎng)景，故事發(fā)生在一家釀酒廠。盡管工廠裝配在線的動(dòng)作滑稽夸張，但在現(xiàn)今的制造業(yè)領(lǐng)域，對(duì)質(zhì)量的要求極為嚴(yán)格。與以前相比，現(xiàn)在更需要確保酒瓶能正確填充并符合客戶的期望。
藉由機(jī)器人技術(shù)和機(jī)械視覺(jué)，我們現(xiàn)在能以極快的速度檢查每一個(gè)通過(guò)裝配線的瓶子。從確保酒液填充到正確的液位并達(dá)到正確色澤，再到檢查標(biāo)簽的黏貼與瓶蓋是否正確密封，舉凡涉及產(chǎn)品質(zhì)量的所有層面，都會(huì)經(jīng)過(guò)檢查且要符合特定的公差要求。人需要休假，而且會(huì)疲勞、生病以及感到自滿，機(jī)器人和機(jī)器則不會(huì)。但問(wèn)題在于，當(dāng)這些員工的工作被取代之后，他們?cè)撛趺崔k呢？這就是員工的機(jī)會(huì)所在。
過(guò)去未能充分發(fā)揮才能的員工，現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)而從事更高質(zhì)量的工作，比如需要解決問(wèn)題或需要更多執(zhí)行力的工作。這些工作對(duì)質(zhì)量的要求更高。其中許多工作可與機(jī)器人協(xié)作完成。這些機(jī)器人稱為協(xié)作機(jī)器人，簡(jiǎn)稱為「Cobot」。
正如前面所說(shuō)，人們對(duì)于在工作場(chǎng)所引進(jìn) Cobot 感到擔(dān)憂。確實(shí)，某些工作崗位會(huì)被取代。但是，許多人會(huì)碰到的卻是職務(wù)轉(zhuǎn)變，屆時(shí)將需要機(jī)器人設(shè)計(jì)師、程序設(shè)計(jì)人和維護(hù)人員。其他人可能需要提升技能；基本上，需要升級(jí)自己的技能組合。這表示屆時(shí)的薪水更高、福利更優(yōu)渥且工作滿意度更高。此外，人類天生還有一些機(jī)器人不擅長(zhǎng)的能力，比如解決問(wèn)題的能力、批判性思考和創(chuàng)造力。


 
圖一 : 在生產(chǎn)環(huán)境中安裝任何機(jī)器人時(shí)，都必須非常謹(jǐn)慎，以確保工作場(chǎng)所達(dá)到真正的安全。

在過(guò)去十年里，Cobot 已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在安全考慮下，機(jī)器人會(huì)跟人類并肩工作。Cobot 能為人類承擔(dān)繁重的體力勞動(dòng)，讓人員專注在需要?jiǎng)幽X的工作。例如，Amazon 就使用 Cobot 將產(chǎn)品搬運(yùn)給揀貨員，而非揀貨員走到貨架前取出產(chǎn)品，然后返回自己的崗位。如此一來(lái)，不僅節(jié)省人員的時(shí)間、工作步驟，甚至可以減少大量繁重的搬運(yùn)。Cobot 可以節(jié)省工人的體力，并減輕日復(fù)一日工作的身體勞累。
但該如何確保人員與 Cobot 并肩工作時(shí)的安全呢？這是個(gè)好問(wèn)題。目前，Cobot 的安全標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格，而這也是理所當(dāng)然的。ISO/TS 15066 針對(duì) Cobot 制訂了多項(xiàng)安全功能，可針對(duì)協(xié)作式工作場(chǎng)所的設(shè)計(jì)和實(shí)作提供準(zhǔn)則。如此就可讓工廠經(jīng)理和制造商將 Cobot 安全地整合到人類與機(jī)器人共存的工作空間中。
以下舉出幾個(gè)例子：
1.最大允許速度：
即為臂端工具（EOAT）點(diǎn)設(shè)定的速度。這些速度將與人類的速度相當(dāng)。
2.速度和分隔距離的監(jiān)測(cè)：
可規(guī)定工人與機(jī)器人系統(tǒng)之間的最小安全距離，以免機(jī)器人與人員接觸。這可以透過(guò)安全掃描儀、光幕和操作人員感應(yīng)墊來(lái)達(dá)成。
3.功率、力道和扭矩限制：
Cobot 可測(cè)量每個(gè)關(guān)節(jié)處的扭矩，以免扭矩或力道過(guò)大，并可監(jiān)測(cè)突如其來(lái)的撞擊，包括軟障礙物。
4.備援檢查系統(tǒng)診斷：
如果機(jī)器人偵測(cè)到任何異?；蝈e(cuò)誤，就會(huì)立即切斷馬達(dá)電源。
5.安全等級(jí)停止模式：
Cobot 必須依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)程度采取行動(dòng)。可能會(huì)在發(fā)生安全事故時(shí)執(zhí)行完全緊急停止，或在有人進(jìn)入操作區(qū)時(shí)執(zhí)行保護(hù)性停止。
6.人體工學(xué)設(shè)計(jì)：
若是六軸機(jī)器人，其中有許多潛在的夾點(diǎn)。若采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)這些關(guān)節(jié)，就可避免工人因手部、手指甚至寬松的衣服卡在關(guān)節(jié)中而受傷。


 
圖二 : 在生產(chǎn)環(huán)境中安裝任何機(jī)器人時(shí)，都必須非常謹(jǐn)慎，以確保工作場(chǎng)所達(dá)到真正的安全。

其實(shí)在生產(chǎn)環(huán)境中安裝任何機(jī)器人時(shí)，都必須非常謹(jǐn)慎，以確保工作場(chǎng)所達(dá)到真正的安全。在人類和機(jī)器人共存的工作場(chǎng)所中，這一點(diǎn)尤其重要。咨詢專業(yè)的安裝人員或整合商，有助于進(jìn)行全面性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并且確保符合所有適用于 Cobot 安全法規(guī)與規(guī)范。
Cobot 能減輕工人的疲勞、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少浪費(fèi)，也確實(shí)能讓生產(chǎn)力倍增。在當(dāng)今世界，我們都面臨著勞動(dòng)力短缺、競(jìng)爭(zhēng)加劇和高消費(fèi)需求等問(wèn)題，Cobot 不僅能平衡這些問(wèn)題，更可創(chuàng)造出更高質(zhì)量的工作。
（本文作者Eric Halvorson 為 DigiKey 自動(dòng)化和控制部營(yíng)銷(xiāo)技術(shù)經(jīng)理）