超级工业机器人

李允明

凯文圣约翰中学机器人兴趣小组指导老师

汤姆圣约翰中学机器人兴趣小组成员，爱思考，喜欢提问题

安妮圣约翰中学机器人兴趣小组成员，动手能力强，性格直率开朗

杰克圣约翰中学机器人兴趣小组学生，细心，编程能力强

上星期兴趣小组安排的工业机器人参观让同学们大开眼界，虽然在回来的车上议论了一番，大家还是意犹未尽。汤姆回来后越想越觉得工业机器人真了不起，但又感到用几句话讲不清工业机器人到底好在哪里。他对安妮说：“走，我们去找凯文老师，请他再给我们讲讲工业机器人。”下课后，两人拦住凯文老师问个不停。凯文老师笑着说：“这样吧，下次兴趣小组活动时间我们专门用来议论工业机器人，好吗？我想别的同学也会感兴趣的。”事情就这样定下来了。

隔天下午就是兴趣小组活动时间，汤姆抢先发言了……

汤姆：凯文老师，工业机器人干起活来速度真快啊！

凯文老师：是啊！工业机器人可以高速地操作，有时速度能达到10米/秒，这是人的体能无法做到的。还有其他的因素造成工业机器人的效率比人工高。工人在上班过程中需要有进餐和休息时间，而机器人一旦开工就可以24小时连着干，不到维修时不需要停顿。此外，工业机器人不会请病假，闹情绪，一天到晚不知疲劳地按同一节拍工作，当然能够做出更多的产品。

安妮：真是了不起！

凯文老师：还有呢！机器人操作过程中可以排除一切无意义的动作，只进行有效操作，这就保证了很高的工作效率。所以我们可以说工业机器人干活是又多又快的。

汤姆： 又多又快的说法我接受。但是，机器人为什么能排除一切无意义的动作呢？

凯文老师： 这就要从工业机器人的编程说起了……

杰克: 老师，对不起打断你，我正要问你工业机器人编程的事。我们编制的只有2个电机的机器人小车列通过的汽车发动机进行点焊程序已经很复杂。上次参观时我看到的工业机器人有5个关节可以独立动作，说明它有5个电机。给工业机器人编程一定很困难吧?

凯文老师：你观察得很仔细！机器人能够独立运动的关节的正式名称叫自由度。一般工业机器人有4到6个自由度。为了解决工业机器人的编程难题，工程师们创造了一种叫做“示教”的编程方法。所谓示教，就是由工人“手把手地”拉着工业机器人的手做一遍工艺动作。这时机器人计算机按一定时间间隔采样机器人各关节的空间位置，并把它们记录进程序中。到要机器人执行时，只要运行一遍程序，机器人就完整地“再现”示教时学到的动作了。整个方法统称为“示教再现”，不必再对每个电机编程了。

众学生：（议论）工程师们真聪明！

凯文老师：是的，现在可以说清楚为什么机器人会排除一切无意义的动作了。我们可以请最优秀的技工来给机器人示教；可以请他示教多次，从中挑选一个最优的程序；我们还可以对程序进一步修改和优化。经过如此反复的过程，机器人真正执行的已经是“排除一切无意义的动作，只进行有效操作”的程序了。

示教再现的意义不仅仅是高效，更重要的是保证了机器人所加工产品的高质量。以喷漆机器人为例：喷漆机器人达到了高级喷漆工的最佳水平，能做到工件表面喷得十分均匀，浪费的漆极少，而且始终保持同样高质量水平。所以机器人干起活来质量也是最好的。

汤姆：又多又快又好，不见得又省吧？我看一台工业机器人肯定比一台高级轿车要贵，至少要好几十万吧。

凯文老师：是的，当工人的工资超过机器人的工资时，就有充足的理由选用机器人了。安妮：（打断）老师，你没有“忽悠”我们吧？机器人怎么会拿工资呢？

凯文老师：（笑，难怪你有问题）这是一个比较通俗的说法。机器人的工资是这样计算的——将一台机器人的购置费用加上安装调试费用，除以机器人的可服务年限，就是这台机器人的每年折旧费。每年折旧费加上每年所需的管理、能源消耗和软件编制费用就是机器人的年工资了。当生产达到一定规模时，机器人的工资是有可能低于工人的工资的。此外，考虑到机器人的生产效率高和对材料的节省，机器人生产是可以做到节省成本的。所以，我们可以认为使用工业机器人是符合多快好省的原则的。