下一代的机器人软件

机器人作为愚蠢设备的时代已经一去不复返了。未来充满了智能传感器、软件和EOAT．因为在肌肉后面是大脑。操纵木偶的人。逃离无情的单调。没有软件，优秀的硬件就无从谈起。

但软件不能单独做到这一点。这些机器人的“大脑”是人类能力的延伸。反映了我们对可能性的看法。随着每一代人和每一次技术飞跃而变得更加敏锐的愿景。复杂的软件和智能机器人依赖于我们，依赖于我们的进化。

在位于俄亥俄州马里昂的三河职业中心，机器人先进制造技术教育协作(RAMTEC)的总部，所有年龄的学生都在学习为未来做准备．一个充满智能机器和互联系统的未来。

“让孩子们开始理解机器人的概念是很重要的，”RAMTEC工程协调员里奇·雷米(Ritch Ramey)说。“在未来15到20年里，我们将看到机器人的使用可能扩大10倍。他们至少应该知道机器人的基本知识。”

根据国际机器人联合会，全球机器人部署将比2009年的100万倍增加一倍。到2018年，机器人数量将达到230万。为了让这些机器人保持运转和进化，我们将需要一个前所未有的熟练劳动力规模。这是一个艰巨的任务消除自动化中的技能差距:呼吁采取行动．RAMTEC正在接听电话。

软件认证
学习如何为机器人编程，以及各种软件平台的细节和细节，是RAMTEC课程的重要组成部分。学生学习如何使用由FANUC、Yaskawa Motoman和Universal robots制造的机器人。他们还学习机器人焊接、plc、液压、气动、cnc、计算机辅助设计，甚至3D打印，这些都是新手工程师或机器人技术人员所必需的基础。

Ramey是RAMTEC的一名有证书的讲师，他说他们计划将机器视觉加入到他们的机器人课程中视觉导游机器人已成为许多工业应用的关键。随着工业4.0的到来，工业物联网(IIOT)对智能工厂概念至关重要，他表示，RAMTEC的学生在进入一家智能工厂时也需要学习思科平台工业世界沟通．

RAMTEC的教师有资格在FANUC和安川工业机器人平台上授课。他们最近还将万能机器人(Universal Robots)合作机器人加入了三河大学的课程。雷米希望很快就能增加更多种类对程序的协作机器人．

雷米解释说:“通过FANUC和Motoman，我们在他们的设施中接受培训，然后他们有额外的培训教师来认证他们的学生在工业机器人方面的资格。”“教师必须接受行业以外的特殊培训，包括4天的培训和30个小时的在线学习。”

机器人协调员马克·艾丁顿(Mark Edington)被提名为全美ACTE年度高等教师的决赛候选人，此前他在地区层面获得了这一荣誉。Edington在FANUC和Yaskawa平台上都获得了证书，三年前退休了，从那时起，他已经培训了近250名学生和许多其他导师。他是2017年全国冠军的五名决赛选手之一，该冠军将于11月公布。

RAMTEC的9个站点遍布俄亥俄州，为学生提供下列证书所需的软件培训:

• FANUC HandlingTool操作和编程认证
• Yaskawa Motoman DX100基本编程认证
• 认证SOLIDWORKS副
• AutoCAD认证的专业

雷米说:“我们的学生必须做业界人士做的事情。”“相同的时间，相同的作业，相同的电子学习，以及相同的考试来获得他们的证书。”

这些学生通常是高中三年级和四年级的学生，比如克里斯蒂娜·欧文(Christina Irvine)和布里安娜·普里查德(Brianna Pritchard)正在学习如何使用FANUCRoboguide机器人仿真软件．学生们正在比较电子学习课程中使用的电脑上的软件菜单和FANUC认证教育机器人培训(CERT)车上的实际机器人。这种类型的虚拟和实践培训为学生获得FANUC认证做准备。

FANUC最近推出了其Cert Cart的无围栏版本。看看这个视频．

“我们教授线下编程，因为这是一个真正的工具，”雷米说。“你不能让生产线停下来给机器人编程。很多程序都是在虚拟软件上完成的，要么是ROBOGUIDE，要么是MotoSim(安川的模拟软件)。”

实践机器人训练
Fanuc和Yaskawa每个都有自己的系统语言，机器人控制器固有。Fanuc有其TP（教导吊坠）编程语言和Yaskawa通知。

“我认为这两种机器人编程语言都没有优势，”雷米说。“学生们首先学习的那一个会有点难，因为它是一个全新的概念。但一旦学生学会了一种编程语言，他们学习下一种编程语言的速度就会快得多。”

如图所示，高中初级Wesley Stations使用教学吊坠来编程一个yaskawa Motoman机器人来模拟码垛过程，因为同学Brianna Pritchard，Jordan Bush和Jaylin Tyler观察演示。

在RAMTEC，学生和机器人的比例通常是2:1或3:1，所以学生有大量的时间与机器人单元接触。学生们不仅使用移动教学车学习焊接和码垛过程，还使用大型有效载荷机器人。

Ramey解释说:“有很多学校，他们可能会有10个虚拟软件包和一个工业机器人，所以他们会在虚拟机器人上编程。”“然后他们把程序挂在一个吊坠上，并把它插入机器人，它就会运行。你也可以在电脑上安装虚拟挂件，但真正的训练是(硬件)教会挂件控制一切。”

对于资源有限的教育环境，安川提供MotoSIM触摸仿真工具，这是一种基于PC的离线编程环境和机器人仿真工具，为教师和学生提供了“现实世界”虚拟机器人体验，这是购买工业机器人的成本。

“我们也有虚拟软件，但在我们的设施，学生主要在机器人上工作，”拉克斯说。“一切都在教导吊坠上。”

机器人编程愿望清单
Ramey说他希望看到机器人教导吊坠变小，更像是PlayStation控制器，更容易使用。“在路上，我看到他们甚至将甚至是你的基本手机和平板电脑来编程机器人。”

他也会像一个功能,他看到在最近的imt显示普及:“你可以拖动机器人的终端执行器或结束,把你的位置点,你希望他们,然后它会记住这些,而不是使用XYZ坐标和坐标都慢跑。这样事情就简单多了。你可以走进去，拿起机器人，给它看你想让它做什么，然后调整程序。这需要在所有机器人中得到普及。

他补充说:“必须做到的是能够将教学吊坠直接插入机器人，而不是使用闪存盘将程序转移到机器人上。”

“我认为下一代软件将能够接触到年轻一代的学生，”雷米说。“我认为所有行业都在考虑如何让更多的高中生和初中生参与进来。学校也将机器人技术推广到小学水平。下一波学生将比这一代更精通机器人，因为多年的经验和术语将帮助他们更快地学习。在这一点上，行业可能不得不赶上孩子们。”

RAMTEC将举办一场庆祝活动制造日10月13日，包括设施旅游，一个烦恼的机器人比赛，是一个工业机器人竞赛的第一次。Ramey说学生们对更真实的机器人应用经历渴望。他希望工业机器人竞赛将成为国家竞争。

自动化和机器人技术的终端用户经常使用这些类型的活动来招募新成员。雷米注意到国家机器人挑战赛今年4月，行业合作伙伴本田公司(Honda)聘用了超过15名RAMTEC学生。

谢谢A.第三轮直接拨款总额为600万美元到2017年秋天，RAMTEC概念将在23个地方蓬勃发展。更多的学生将有机会在先进制造业和机器人领域获得职业发展，这是缩小这种技能差距的一个重大推动。

在世界的其他地方，他们在路上接受训练。来看看这个史无前例的巴西的移动机器人培训中心．

机器人技术大学
在哈德逊河畔，这里的学生也在为先进制造业的未来做准备。格伦·桑德斯正在帮助下一代工程师和机器人专家为智能工厂时代做好准备。作为高级研究工程师自动化技术与系统中心在纽约特洛伊的伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)，他从事机器人、自动化和制造业领域的应用研究。桑德斯和他的本科生和研究生的研究工作通常是由公司的特定需求推动的，通常分为两个方面。

“我们喜欢说我们在”机器人学中“和”机器人“进行研究，并用”机器人“，解释道。“Robotics中的”研究“通常是我们正在开发机器人，或者我们正在使用工业机器人开发非常研究的应用程序。在研究中，“带有'机器人我们不会弄乱本机控制器，我们使用工业客户可用的所有工具。这真的是针对机器人的特定应用，而不是试图用机器人做新的和有趣的事情。“

伦斯勒的研究人员和学生有广泛的机器人平台可以使用。这包括一个小型Stäubli RX40机器人，两个Adept Cobra机器人，一个三菱手臂，一个Yaskawa Motoman SDA双臂机器人，三个Baxter合作机器人，一个Universal robots UR5合作机器人，和一个Barrett WAM手臂。

“通过擅长的机器人，我们正在使用Adept编程软件和Adept Vision软件，几乎就在盒子中，”Saunders说。“这是我们试图发现我们是否可以解决工业臂的制造问题的情况，而不是伸出工业臂可能未被使用的全新区域。”

Saunders说:“例如，在安川双臂上，我们使用了他们的高速控制器，并在比典型工业客户低得多的水平上与之连接。“但它仍然是一个工业机器人。在这种情况下，我们让机器人系统更智能。

桑德斯解释说:“我们无需使用teach吊坠，直接向机器人控制器发出指令。”他指出，这需要对软件编程的理解比工业世界通常使用的更深。

外层空间高级软件编程
还有比这个世界之外的应用程序更好的地方吗?桑德斯和他的学生正在与美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心合作，探索如何使用工业机械臂在太空中修复卫星。

“这些是卫星在某些情况下已经在空间或数十年中，他们已经达到了他们的设计生活，”桑德斯说。“问题是您是否可以在太空中实际上服务这些卫星，这从未设计过的服务，并从这款非常昂贵的资产中获得一些额外的生活，而不是推出全新的卫星。”

Yaskawa双臂机器人（图）配备有机器人3手指自适应夹具和ATI力/扭矩传感器。网络摄像头安装在用于跟踪空间对象的臂上。Visual标签向机器人提供位置/方向信息。

“我们在手臂上安装了一个力传感器，进行力控制。机器人的运动是响应我们在力扭矩传感器上所感受到的力，而不是点对点的运动，”Saunders解释道。“这是研究和工业领域的问题，特别是强制控制。但我们的做法略有不同，因为我们需要模拟零重力条件(就像在太空中)。”

校园仿真软件
桑德斯说，在很多情况下，他们只是使用机器人自带的本地编程。这就是他们最新收购的ABB Robotics IRB 6640机器人的情况，它使用ABB的RAPID编程语言。

ABB还为Rensselaer提供了100个座位的RobotStudio模拟和离线编程软件(截图)，使校园里的所有学生都可以使用。

桑德斯表示:“这是我们决定通过ABB进行收购的很大一部分原因。”“我们所有的学生都可以使用它(RobotStudio)，我们对此非常感激。”

先进的离线编程和仿真软件已经被赋予了一些独特的任务。看机器雕刻在客户的聚光灯下使用OCTOPUZ软件

桑德斯说，他对工业领域可用的软件能力印象深刻。他举了一个例子，伦斯勒帮助一家公司采购工业机器人。

“我们有一个外部设备，一个压力机，它将沿着特定的矢量弹出一个部件，所以机器人需要能够沿着这个矢量访问负载。我们收到了四家供应商的报价，每家都说，‘是的，我们有解决方案，随时可用。这让我们很惊讶。我们认为这很困难，但每个人都已经有了解决方案。工业软件的复杂性给我们留下了深刻印象。”

开源软件
在更“研究”的方面，正如桑德斯所说，伦斯勒的很多工作都是在ROS中完成的，ROS是一种开源机器人操作系统最近庆祝了它的八周年纪念日．

Saunders说:“我们使用ROS，并为ROS内的开源社区做出贡献。”“学习曲线相当陡峭。有强大的功能，但肯定不容易使用。喜欢电脑和Linux操作系统的年轻人更容易上手。

“巴克斯特(Rethink Robotics)和UR (Universal Robots)在很大程度上都是基于ROS的，”桑德斯继续说。ROS有很多不同的软件功能，其中之一是可视化(凉亭机器人仿真)。它包括做路径规划之类的事情的软件。该软件将想出一种方法，将手臂从a点移动到B点，而不会撞到工作信封中的东西。它还包括用于移动基地的软件，这超出了大多数工业机器人的能力。”

Rethink的Baxter机器人有工业版和研究版。桑德斯说，区别完全在于软件。“巴克斯特研究机器人基本上给你提供了很多低级别的功能，这是你作为一个工业客户通常无法获得的。”

Rensselaer研究人员访问了那些基于ROS的较低级别的函数来开发移动家居辅助机器人。手表轮子上的巴克斯特(弓)在行动．

该大学对ROS开源软件的大多数应用都是纯研究方面的。尽管如此，伦斯勒还是展望着未来的发展ROS-Industrial财团，将ROS的先进能力扩展到制造自动化和机器人。

“我们在工业领域开展业务。这就是为什么我们成为ROS-I联盟的成员是重要的，”Saunders说。“我们已经是正式会员三年了。

“我们的部分使命是帮助工业，特别是纽约州的工业，变得更有竞争力，”他继续说。“为了做好我们的工作，我们需要为我们的工业客户提供未来发展的建议。我们认为ROS-I对工业机器人的能力有相当大的影响，因此对我们工业伙伴的能力也有很大的影响。我们真的很期待。”

桑德斯说，该联盟的成员身份让我们深入了解了开源软件在工业世界的研究和各种应用中是如何使用的。3M、宝马(BMW)、波音(Boeing)、卡特彼勒(Caterpillar)、福特(Ford)、约翰迪尔(John Deere)和西门子(Siemens)等大公司都是其成员。看看这个罗斯- i的视频剪辑从第三个生日。

教育和研究团体的其他成员，如德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的核能和应用机器人小组(Nuclear and Applied Robotics Group)，正在探索可用于远程危险场所的新型远程操作应用。观察ROS-I的行动当这个机器人得到一些帮助穿针引线。

Rensselaer的桑德斯说:“我们参加会议，看到联盟内其他工业设施或工业合作伙伴正在进行的工作，这给了我们一种方式，将这些信息反馈给与我们合作的公司。”“主要的好处是与社区建立联系。”

保持产业界与教育界的联系将有助于弥合技能差距。让我们现在和未来的劳动力适应自动化和机器人技术将跨越这一鸿沟。

本文介绍的RIA成员:
ABB机器人
伦斯勒理工学院
三河职业中心