可根據食材的用量和狀態(tài)進行烹調的烤箱，還有可根據行情變動確切判斷股票買賣時機的算法交易，等等…。近年來，此類利用數據進行智能化運作的設備和系統(tǒng)已得到普遍利用。其中，有些設備能夠作出與人類匹敵的高度判斷，甚而在某些應用方法中已出現了超越人類工作能力的設備。

可運用傳感器和AI，靈活完成工作的智慧機器人

以往的家電產品和信息系統(tǒng)僅能按照事先確定的順序和條件，嚴格地完成各項工作。其優(yōu)點是即使在使用環(huán)境發(fā)生變化時，也不會進行預設以外的操作，但同時也存在無法靈活地隨機應變的問題。當然，即使是此類以往的設備，也具有能夠自動地進行迅速、正確工作的優(yōu)點，在很多方面可以說起到了足夠的作用。

而最近的智能設備和系統(tǒng)可自主地進行靈活應對，其適用范圍已擴展到至今為止依靠人手的工作領域。此類智能設備與系統(tǒng)的效果在制造業(yè)中特別顯著，可感知生產中工件的個體差異和作業(yè)質量的上下波動等，自主地進行生產條件的調整，從而實現可在高水準上保持工作效率和質量的智能工廠。

在工業(yè)機器人方面，這一智能化趨勢特別顯著。至今為止，工業(yè)機器人主要用于實現單調的重復作業(yè)以及對人工來說危險及辛苦作業(yè)的自動化。但由于與以往的很多設備一樣缺乏作業(yè)的靈活性，所以其用武之地也十分有限。今天，工業(yè)機器人已經能夠實施以往因需要靈活性而不得不依靠人手完成的各類作業(yè)。

近年來，智能機器人取得顯著進步，其內部可連續(xù)進行“信息收集”、“解析·識別”、“行動決定”和“機構控制”4種任務（圖1）。

其中，在信息收集的過程中，一般是通過攝像頭和傳感器等收集周邊環(huán)境的數據乃至生產系統(tǒng)的信息等。在解析·識別過程中，則根據已收集的數據，利用人工智能（AI）等高端的信息處理技術進行狀況判斷。換而言之，可以說智能機器人是一種高端的IoT系統(tǒng)。在下一步即行動決定的過程中，需要決定為了達到目的應在怎樣的條件下進行機器人的操作。在此階段之后，如能夠根據所收集到的信息，正確地決定所需行動的話，則與以用以往控制工業(yè)機器人的FA技術并無太大的區(qū)別。此外，還需要通過機構控制，對驅動機器人的機械臂、機械手等可動部位的馬達進行必要的控制。

在半導體工廠，通過與生產管理系統(tǒng)聯動對機器人進行自主控制

今天，智能機器人在先進的工廠中承擔什么樣的工作，又帶來了什么樣的效果呢？下面將以半導體工廠和汽車工廠，也就是廠內要求工作內容完全不同的兩種先進的工廠為例來進行介紹。

首先是半導體工廠。在半導體工廠內，通過對硅晶片實施各類加工和處理，生產繪有精細復雜的電路圖的芯片產品。半導體工廠的特點，是已將生產線上的工序、作業(yè)的自動化和省人化推進至極限。這么做的目的，是因為如果讓人進入廠內，那么人本身便會成為降低芯片成品率的主要原因。

近年來，在半導體行業(yè)，隨著設計和制造的水平分工化的發(fā)展，產品制造往往委托可生產各類芯片的企業(yè)來承擔，這類企業(yè)被稱為foundary（鑄造廠）。在鑄造廠中，可根據市場需求和設計專業(yè)制造商的生產計劃，調整芯片制造的種類，即所謂變種變量生產。同時，由于每種制造芯片的加工和處理的順序和條件均可能有所不同，工廠內往往會頻繁地發(fā)生步驟變更或裝置間搬運目的地的變更等，因此必須引進可根據生產品種變化，盡量減少人手介入，僅通過機器和系統(tǒng)便能靈活應對的機制。

圖2在MES的管理和控制下，向符合各芯片制造流程的工序進行輸送

滿足此類要求的，正是智能機器人。在半導體工廠內的不同工序間搬運中，一種被稱為AMHS*1的搬運用機器人（圖2）大顯身手。為了最大限度地提高半導體工廠的生產效率，可根據生產日程和各工序處理進展狀況進行及時搬運的機制不可缺少。因此，在不同工序間搬運中所使用的AMHS的動作是與管理各工序處理及其條件、搬運等的MES*2聯動的，通過自主控制，使其能夠在理想的時機實施搬運作業(yè)。

*1AMHS是Automated MaterialHandling Systems的縮寫，翻譯為自動物料搬運系統(tǒng)，是AGV（無人配送車）的一種。一般來說，該系統(tǒng)可沿著工廠天花板上設置的軌道，將收納FOUP即單批晶圓的箱子吊起，并搬運到目的地。

*2MES是Manufacturing Execution System的縮寫，翻譯為制造執(zhí)行系統(tǒng)，是一種可實現生產線上的裝置及加工、處理對象狀態(tài)和動作可視化，為作業(yè)者提供幫助并進行決策支持的信息系統(tǒng)。在半導體工廠，很多情況下無需經過人的判斷，而由信息系統(tǒng)自主地對機器人和裝置的動作條件進行調整和控制。

在汽車工廠，人和機器人協調完成組裝和檢查工序

下面再來看汽車工廠的情況。據說，目前每輛汽車的構成零件達到約3萬件。在整車廠內，經過“壓制”、“焊接”、“噴涂”、“組裝”、“檢查”5道工序，將多種多樣的部件、材料進行復雜而準確的組裝，完成車輛的生產，并且每道工序都利用各類不同的機器人。

在5道工序中，壓制、焊接和噴涂3道與半導體工廠同樣已實現了省人化。其原因在于工作中所使用的材料往往很重，或有可能使人受到有害氣體和藥品的傷害。因此，在這些工序中往往使用大型且操作敏捷的多軸機器人等。對于此類機器人來說，對其作業(yè)速度和準確性的要求更高，往往超過對智能性的要求。

圖3在汽車工廠的組裝、檢查工序中，能夠與人協調作業(yè)的協作機器人盡顯身手

另一方面，在組裝和檢查工序中，盡管目前機器人技術已得到高度進化，仍有部分作業(yè)必須依靠人手，因為其中部分工作需要對零件位置進行精準調節(jié)，安裝時要求準確的力度，或必須依賴人的感性進行檢查等。但由于并非所有的作業(yè)都需要依賴人手，因此為了提高作業(yè)效率、提高品質，也同樣需要進一步提高機器人的自動化水準。并且，在這里往往利用可以與人共存，并協調作業(yè)的機器人，我們將其稱為協作機器人*3（圖3）。

*3所謂協作機器人，是指搭載了確保安全性能的機器人。無需準備安全柵，也可與人在同一個工作現場共存，并與人進行連動作業(yè)。

近年來，協作機器人的進步非常顯著。目前，有些機器人已具備了可關注附近工作人員的操作進度狀況，并進行順利協調的功能。采用人力操作時，每個人的作業(yè)熟練程度、身體狀況和疲勞程度都可能成為影響工作效率的因素。因此，為了提高工序內的作業(yè)效率，必須協調一起工作的機器人的動作，使其與人的作業(yè)保持同步節(jié)奏。

我們預測，活躍在工廠中的機器人今后定會變得越來越聰慧吧。其發(fā)展主要得益于幾個方面，包括數據收集的傳感器技術、能夠在裝置和設備之間進行信息共享的產業(yè)網絡技術、乃至AI等高度信息處理技術的進步等。智能機器人用電子零件和半導體的重要性，今后也定會日益提高。

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審核編輯 黃宇