先进的机器人与新技术被一同迎进汽车制造业。Chris Pickering报道。
变革的时代就要求制造业更加注重灵活性，正如ABB产品管理主任Hui Zhang所说：“大多数汽车公司都愿意从内燃机向电动车的转变，因此现在的少量电动车生产会在2030年达到总体80%的比例。生产厂需要提高灵活性，才能应付年年都有变动的平台。”
Kuka公司汽车业能力中心主任Johann Haertl还出，市场不稳定就需要更高的能力，用少量的生产就实现盈利。他说，“这种挑战在省际，需要更多的变体车型。而且，产品所需车型数量会不断变化。其中一个原因是汽车业的客户定制程度越来越高。因此，我们的目标就是让我们的生产多面化，联网整个流程，焦点多放在整体系统上，少放在个别组件上。”
当然，要变得不仅仅是理念。汽车和电池需要新的材料，不同的工艺，以及负载调整。而且，电动车和无人驾驶汽车需要管理系统有能力解决电气化问题，其重要性不断提高。车体结构需要使用更多的轻质高强度材料。
机器人小型化趋势
这些趋势对机器人的影响也很大。比如汽车车体修理厂，过去比较依赖电焊，但是现在越来越多地使用复合材料和粘合剂。
Zhang表示，“对焊接而言，机器人需要举起100公斤重的焊枪，而且需要更快地完成短距离操作。你可能需要在一个有限的空间里安排六个以上机器人工作。但是如果主要的接合技术是粘合剂，那么整个要求就变了。你只需要稳步地遵循规定黏胶路径，完成接合。”
大型的机器人主要用于装卸整个车体，到目前为止大有占据市场半壁江山的趋势。但是大部分供应商都认为，小型和中型汽车的增长趋势最为明显。拣货和放货操作可能是增长最大的一个领域（比如，将装备搜集起来然后就有汽车走下生产线）。这些轻型应用主要是小型零部件，直至元部件，这里就需要小型灵巧性机器人。说得更确切一些，他们需要能和人类近距离工作的机器人。
协作机器人的崛起协作机器人可能算是现代机器人发展中最显著的趋势了。目前，协作机器人占到全球市场的3%，但是最近Loup Ventures和International Federation ofRobots（IFR）的一项研究表明，这个数据会在2025年的时候上升到34%。Haertl表示：“在未来的五至十年里，很多机器人研究都会聚焦人机协作。”
协作机器人专家Universal Robots公司的Mark Gray也认为：“还有很多流程并没有实现自动化，因为成本、安全或专家等原因。随着机械更新换代，这个情况也发生了变化。”
关键的问题还是安全性。大多数协作机器人并不是为了与人类互动而设计，只是为了在相同环境中更加安全地操作。它们非常依赖传感技术，以此来探测潜在的碰撞，并且还要在力度、速度和负载上符合ISO认证规定。协作机器人的应用还是倾向于小范围。比如Universal Robots目前的产品就是3公斤到10公斤 — 足以应付密封剂枪或扳手，但是相对来说还是轻型作业。
重型协作机器人虽然是少数，但是仍然存在。比如Comau就拥有170公斤负载的协作机器人。该机器人拥有传感器材质肌肤，以及很多其他安全性能，可以与人类共享工作空间。比如双模式操作，机器人如果探测到附近有人，就会减缓速度，如果探测到周围什么都没有，就会加速。很多人都预测，协作机器人会被部署完成最后装配，这个流程里还是需要人类，但实现自动化就会有很多好处。
Gray解释说，“你们可能遇到这种情况，就是有人装了很多零部件，然后用传动器或螺旋运输器人工操作。在这种情况下，人类仍然可以固定零部件，然后机器人负责转动和拧紧，然后人类再进行下一个任务。这样就能实现效率最大化了。”
与程序一致很多协作机器人都具有指导功能，可以让机械从人类操作员示范中学习定位和移动。这是业内广泛的趋势，即变得更加简单，更加容易，Gray继续说道：“过去，机器人需要很多专门的编程知识。我们把这个流程转到机械师的手中，只要插入然后演示的流程就可以，前后大约需要25分钟。”
大众公司走在最前头，公司与总部在德累斯顿的新公司Wandelbots合作开发了一种传感夹克，可以捕捉移动路径。该夹克上安装了制动器，用于触觉反馈，可以让机器人学会特定工作所需要的运动。
智能方案工厂的未来与目前的生产理念有些背道而驰。很多人在预测这些机器人的移动，以及行业多久才能接受这种生产理念上产生了分歧，但是基本概念似乎已经广泛得到接受。Comau Tobotics公司全球销售与营销部长Tobias Daniel说：“将来会从固定的生产线转向机器人，那样会使工厂生产更加灵活。”
有人认为可以完全打破固定的生产线，替之以自动导引车加上机器人。这可以是每辆车都按照制造流程运行，并且跟着特定制造规格设计。正如Zhang所说，“改变原来的运行模式有很多优点，但这里仍然还有很多挑战。固定的传送线更容易控制，因为整个生产线上都会有产距时间。如果你想要采用更加灵活的流程，就会有随时遇到有些无秩序的情况。”
很多人都认为，能够控制这种有可能处于混乱状况的方案就是智能工厂，它可以监控整个工作流。工厂以来软件和硬件，多种机器人联网，将功能合并。
Daniel证实说，“我们清楚地发现，整个趋势都倾向中央化控制系统。这种系统可以通过软件优化整个流程。比如说，如果你同时运作好几个机器人，那么这些机器人合作最有效的方法是什么？”
Comau公司是第一个彻底消除人类操控员的机器人制造商。该意大利公司现在与很多“自动化合作商”合作，开发第三方控制软件。似乎所有人都朝着这个方向思考。
Zhang经过观察发现，“在现在的工厂里，我们倾向使用很多微停工 — 维持大约30秒到1分钟。这个时间累积一年可能导致成本提高500万美元到1,000万美元。通过集中化信息，你可以分析这些停工，以及其他生产过程中的瓶颈。如果你能监控整个过程 — 可以通过云程序远程进行 — 这个系统就能做出智能决定，告诉你如何解决这种停工。”
预测性维护是智能工厂另一个核心理念，是由当地机器人控制员操作还是中央计算机操作。首先要观察到警示标志，才能知道到底是机器人工具还是零部件可能会导致操作失败。然而，智能机器人可能还能优化自己的流程，延缓推迟这种结果。
Daniel补充说，“机器人不再需要人类操作员的反馈，就能改进自己的程序。一旦这些机器人完成50次任务，就能进行改进，还能与其他机器人交流，提高效率和智能操作。举例来说，软件可以监控每个机器人的移动，查看是否出现可能减少能耗的不同工具路径。同样，如果目前的操作已经出现一个或两个装在车辆，系统就能找到其他路径，平衡装在操作。”
很多协作机器人都有知道功能，可以让机械从人类操作员的演示中学习定位和移动人的因素虽然人们对机器人硬件和软件发展趋势都持有一致意见，但是对人员的因素却很含糊。大多数机器人制造商认为，随着我们逐步走向自动化，工作场地的所有人员还是留下来。比如Gray认为，很多机器人的设计就是在人类旁边工作：“很多人认为人即将会被机器人所替代，但实际上你是给工人们提供了更好的工具而已。消失的只是枯燥而重复性的劳动，这种劳动有损工人们的健康，比如重复性拉伤或腕管综合征。相反，你可以将工人们转移到一个流程中更高价值的任务上。”
理论上讲，这些“高价值任务”可能更具有激励性，很少出现身体损伤，而且待遇更高，另一种说法也叫双赢。然而，不是每个人都愿意相信。波士顿大学经济学家Pascual Restrepo最近做的研究认为，每个工业新机器人通常会消除6个劳动力岗位（尽管他也谈到这可能是劳动力再分配问题，而不是消除）。
最后就是如何平衡的问题了。Zhang说：“现在有一种趋势，就是机器人数量多了，而工人数量少了，但是我们认为机器人的聪明和灵活程度根本不足以完全替代人类。问题只是如何让工人和机器人完成他们最擅长的工作。我们已经发现，汽车车体修理厂的工人数量已经减少，但是在最后装配上 — 因为这里涉及很多线束和柔性材料 — 你就需要人类劳动。这也是人类和机器人合作愉快的典范。”
