超級工業(yè)機(jī)器人

李允明

凱文圣約翰中學(xué)機(jī)器人興趣小組指導(dǎo)老師

湯姆圣約翰中學(xué)機(jī)器人興趣小組成員，愛思考，喜歡提問題

安妮圣約翰中學(xué)機(jī)器人興趣小組成員，動手能力強(qiáng)，性格直率開朗

杰克圣約翰中學(xué)機(jī)器人興趣小組學(xué)生，細(xì)心，編程能力強(qiáng)

上星期興趣小組安排的工業(yè)機(jī)器人參觀讓同學(xué)們大開眼界，雖然在回來的車上議論了一番，大家還是意猶未盡。湯姆回來后越想越覺得工業(yè)機(jī)器人真了不起，但又感到用幾句話講不清工業(yè)機(jī)器人到底好在哪里。他對安妮說：“走，我們?nèi)フ覄P文老師，請他再給我們講講工業(yè)機(jī)器人?！毕抡n后，兩人攔住凱文老師問個不停。凱文老師笑著說：“這樣吧，下次興趣小組活動時間我們專門用來議論工業(yè)機(jī)器人，好嗎？我想別的同學(xué)也會感興趣的?！笔虑榫瓦@樣定下來了。

隔天下午就是興趣小組活動時間，湯姆搶先發(fā)言了……

湯姆：凱文老師，工業(yè)機(jī)器人干起活來速度真快?。?/p>

凱文老師：是?。」I(yè)機(jī)器人可以高速地操作，有時速度能達(dá)到10米/秒，這是人的體能無法做到的。還有其他的因素造成工業(yè)機(jī)器人的效率比人工高。工人在上班過程中需要有進(jìn)餐和休息時間，而機(jī)器人一旦開工就可以24小時連著干，不到維修時不需要停頓。此外，工業(yè)機(jī)器人不會請病假，鬧情緒，一天到晚不知疲勞地按同一節(jié)拍工作，當(dāng)然能夠做出更多的產(chǎn)品。

安妮：真是了不起！

凱文老師：還有呢！機(jī)器人操作過程中可以排除一切無意義的動作，只進(jìn)行有效操作，這就保證了很高的工作效率。所以我們可以說工業(yè)機(jī)器人干活是又多又快的。

湯姆： 又多又快的說法我接受。但是，機(jī)器人為什么能排除一切無意義的動作呢？

凱文老師： 這就要從工業(yè)機(jī)器人的編程說起了……

杰克: 老師，對不起打斷你，我正要問你工業(yè)機(jī)器人編程的事。我們編制的只有2個電機(jī)的機(jī)器人小車列通過的汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊程序已經(jīng)很復(fù)雜。上次參觀時我看到的工業(yè)機(jī)器人有5個關(guān)節(jié)可以獨(dú)立動作，說明它有5個電機(jī)。給工業(yè)機(jī)器人編程一定很困難吧?

凱文老師：你觀察得很仔細(xì)！機(jī)器人能夠獨(dú)立運(yùn)動的關(guān)節(jié)的正式名稱叫自由度。一般工業(yè)機(jī)器人有4到6個自由度。為了解決工業(yè)機(jī)器人的編程難題，工程師們創(chuàng)造了一種叫做“示教”的編程方法。所謂示教，就是由工人“手把手地”拉著工業(yè)機(jī)器人的手做一遍工藝動作。這時機(jī)器人計(jì)算機(jī)按一定時間間隔采樣機(jī)器人各關(guān)節(jié)的空間位置，并把它們記錄進(jìn)程序中。到要機(jī)器人執(zhí)行時，只要運(yùn)行一遍程序，機(jī)器人就完整地“再現(xiàn)”示教時學(xué)到的動作了。整個方法統(tǒng)稱為“示教再現(xiàn)”，不必再對每個電機(jī)編程了。

眾學(xué)生：（議論）工程師們真聰明！

凱文老師：是的，現(xiàn)在可以說清楚為什么機(jī)器人會排除一切無意義的動作了。我們可以請最優(yōu)秀的技工來給機(jī)器人示教；可以請他示教多次，從中挑選一個最優(yōu)的程序；我們還可以對程序進(jìn)一步修改和優(yōu)化。經(jīng)過如此反復(fù)的過程，機(jī)器人真正執(zhí)行的已經(jīng)是“排除一切無意義的動作，只進(jìn)行有效操作”的程序了。

示教再現(xiàn)的意義不僅僅是高效，更重要的是保證了機(jī)器人所加工產(chǎn)品的高質(zhì)量。以噴漆機(jī)器人為例：噴漆機(jī)器人達(dá)到了高級噴漆工的最佳水平，能做到工件表面噴得十分均勻，浪費(fèi)的漆極少，而且始終保持同樣高質(zhì)量水平。所以機(jī)器人干起活來質(zhì)量也是最好的。

湯姆：又多又快又好，不見得又省吧？我看一臺工業(yè)機(jī)器人肯定比一臺高級轎車要貴，至少要好幾十萬吧。

凱文老師：是的，當(dāng)工人的工資超過機(jī)器人的工資時，就有充足的理由選用機(jī)器人了。安妮：（打斷）老師，你沒有“忽悠”我們吧？機(jī)器人怎么會拿工資呢？

凱文老師：（笑，難怪你有問題）這是一個比較通俗的說法。機(jī)器人的工資是這樣計(jì)算的——將一臺機(jī)器人的購置費(fèi)用加上安裝調(diào)試費(fèi)用，除以機(jī)器人的可服務(wù)年限，就是這臺機(jī)器人的每年折舊費(fèi)。每年折舊費(fèi)加上每年所需的管理、能源消耗和軟件編制費(fèi)用就是機(jī)器人的年工資了。當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到一定規(guī)模時，機(jī)器人的工資是有可能低于工人的工資的。此外，考慮到機(jī)器人的生產(chǎn)效率高和對材料的節(jié)省，機(jī)器人生產(chǎn)是可以做到節(jié)省成本的。所以，我們可以認(rèn)為使用工業(yè)機(jī)器人是符合多快好省的原則的。