下一代机器人软件

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．因为它是肌肉背后的大脑。踩着弦乐器。逃离无情的单调。没有软件，辉煌的硬件无处可见。

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他们的未来做准备．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(International Federation of Robotics)的数据，全球机器人部署将从2009年的100万增加一倍以上到2018年的230万机器人。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关闭自动化中的技能差距：采取行动．Ramtec正在接听电话。

软件认证
学习如何编程机器人，以及各种软件平台的INS和OUT，是RAMTEC课程的一个组成部分。学生学习如何使用Fanuc，Yaskawa Motoman和Universal Teabots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，任何崭露头角的工程师或机器人技术人员的必要积木。

Ramey是Ramtec的一位信誉讲师，说他们计划向其机器人课程添加机器愿景，如视觉引导机器人对许多工业应用变得至关重要。随着行业4.0来的和工业互联网（IIOT）对智能工厂的概念至关重要，他说Ramtec的学生还需要在进入思科平台时学习工业世界沟通．

Ramtec教师有凭证在Fanuc和Yaskawa工业机器人平台上教授。他们最近还将通用机器人协作机器人添加到Trivers的课程中。Ramey希望很快增加更多类型的协作机器人进入程序．

“搭配FANUC和MOTOMAMAN，我们在他们的设施接受了培训，然后他们为教师提供了额外的培训，以凭据在工业机器人中凭证，”Ramey解释道。“教师必须通过特别培训，超越行业为期四天的培训和30小时的电子学习。”

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认证专业人士

“我们的学生必须做什么行业人才所做的事情，”拉克说。“相同的时间，相同的任务，相同的电子学习，以及同样的测试来获得他们的凭据。”

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．学生正在将其电子学习课程中使用的PC上的软件菜单与Fanuc认证教育机器人培训（CERT）购物车的实际机器人进行比较。这种类型的虚拟和实践培训为FANUC认证做好了学生。

FANUC最近推出了其Cert Cart的无围栏版本。看看这个视频．

“我们教导脱机编程，因为这是一个真正的工具，”Ramey说。“你不能只停止生产线来编程机器人。在虚拟软件中完成了许多编程，无论是Roboguide还是Motosim（Yaskawa的仿真软件）就完成了。“

实际机器人培训
FANUC和Yaskawa在机器人控制器中都有自己固有的系统语言。FANUC有TP (teach pendant)编程语言，Yaskawa有INFORM语言。

“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，高二学生卫斯理·斯蒂里亚斯用一个教学吊坠给一个安川机器人编程，让它模拟码垛过程，与此同时，他的同学布里安娜·普里查德、乔丹·布什和杰林·泰勒观察了演示。

在Ramtec，学生 - 机器人比例通常为2：1或3：1，因此学生随机器人单元获得重要的动手。学生们不仅使用移动教育推车，而且使用大型有效载荷机器人学习焊接和码垛流程。

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，这是一个基于pc的离线编程环境和机器人模拟工具，为教师和学生提供“真实世界”的虚拟机器人体验，而购买一个工业机器人的成本只是一小部分。

雷米说:“我们也有虚拟软件，但在我们的工厂里，学生们主要是在研究机器人。”“所有的东西都在教学吊坠上。”

机器人编程愿望清单
雷米说，他希望看到机器人教垂饰变得更小，更像一个PlayStation控制器，更容易使用。“未来，我认为它们甚至会应用到最基本的手机和平板电脑上，为机器人编程。”

他还要喜欢他在最近的IMTS表演中看到的功能，以普遍存在：“你可以在那里拖动最终执行器或机器人的结束并将你的位置点放在你想要的位置，然后它会记住那些，而不是使用XYZ坐标和所有慢跑坐标。这将使事情变得更加简单。您实际上可以进入并抓取机器人，向它展示您想要的操作，然后调整程序。需要在所有机器人中变得普遍。

“A必须能够将教导吊坠右转进入机器人，”他补充说，与使用闪存驱动器将程序转移到机器人。

“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正在举办一个庆祝活动生产一天其中包括参观设施烦恼的机器人比赛这是第一次举办工业机器人竞赛。雷米表示，学生们渴望获得更多真实世界的机器人应用经验。他希望工业机器人竞赛能成为一项全国性的竞赛。

最终用户的自动化和机器人经常使用这些类型的活动来侦察新的新兵。ramey注意到他们国家机器人技术挑战今年4月，行业合作伙伴本田公司(Honda)聘用了超过15名RAMTEC学生。

多亏了第三轮全A奖总计600万美元由俄亥俄州教育部，Ramtec概念将于2017年秋季在23个地点蓬勃发展。较大的学生池将有机会在先进的制造和机器人学职业发展，这是一个大推动技能差距。

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和系统中心（猫）在纽约特洛伊的君尔斯默理工学院，他对机器人，自动化和制造业的行业专注进行应用研究。研究工作Saunders及其本科生和研究生行为往往是一家特定需求，通常落入两个地区的公司。

桑德斯解释说:“我们喜欢说，我们研究机器人，我们研究机器人。”“对机器人的研究通常是我们在开发机器人，或者我们在工业机器人上开发非常类似研究的应用。然而在研究“机器人”时，我们不会干扰原生控制器，而是使用工业客户可用的所有工具。这是着眼于机器人的特定应用，而不是试图用机器人做新的、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。

“对于Adept机器人，我们使用的Adept编程软件和Adept视觉软件几乎是开箱即用的，”桑德斯说。“在这种情况下，我们试图发现我们是否可以用工业臂解决制造问题，而不是进入一个全新的领域，在那里工业臂可能以前没有使用过。”

Saunders说：“例如随着yaskawa双臂，我们正在使用它们的高速控制器和与它的高度较低的级别接口，”桑德斯说。“但它仍然是一个工业机器人。所以在这种情况下，我们正在使机器人系统更加智能。

“我们正在直接向机器人控制器发出命令而不使用教导吊坠，”索德斯解释说，这指出这需要更深入地了解软件编程，而不是通常在工业世界中使用。

外层空间高级软件编程
而在哪里比这个世界外应用更好？Saunders和他的学生正在与NASA的戈达德太空飞行中心合作，探索使用工业机器人手臂在太空中修复卫星。

桑德斯说:“这些卫星已经在太空中运行了几年，甚至几十年，它们已经达到了设计寿命。”“问题是，与发射一颗全新的卫星相比，你是否能在太空中为这些卫星提供服务，并从这一非常昂贵的资产中获得一些额外的生命。”

安川双臂机器人(如图)配备了Robotiq三指自适应抓手和ATI力/扭矩传感器。手臂上安装了一个网络摄像头，用于跟踪太空物体。视觉标签为机器人提供位置/方向信息。

“我们正在做像力控制一样的东西，在那里我们把力传感器放在臂上。索廉解释说，机器人的运动响应于我们在力扭矩传感器处经历的力而响应于我们在力扭矩传感器处经历的力。“这都在研究和工业领域，特别是力量控制。但是我们做了一些不同的方式，因为我们需要模拟零重力条件（如空间）。“

校园内的仿真软件
桑德斯在许多情况下说，他们只是使用机器人附带的本机编程。这是最新收购的情况，ABB机器人IRB 6640机器人使用ABB的快速编程语言。

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。

“这是我们决定通过ABB购买的决定的重要组成部分，”Saunders说。“我们所有的学生都可以访问它（Robotstudio），我们非常感激。”

先进的离线编程和仿真软件已放入一些独特的任务。观看机器人雕刻在客户的聚光灯下使用OCTOPUZ软件

桑德斯表示，他对工业空间内可用的软件功能印象非常深刻。他引用了Rensselaer帮助公司来源的一个例子。

“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“研究性”方面，随着桑德斯的指，Rensselaer的许多rensselaer在ROS中，一个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 Robot进入了工业版和研究版。桑德斯表示，差异完全是软件。“Baxter研究机器人基本上可以让您访问大量较低级别的功能，您通常无法访问作为工业客户。”

Rensselaer的研究人员利用了这些基于ros的低级功能，开发了一种移动式家庭辅助机器人。看在车轮（弓）上的百姓．

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-Infigital Consortium，它扩展了ROS对制造自动化和机器人的高级功能。

“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ROS-I的视频蒙太奇从它的三岁生日开始。

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。观看ROS-I的行动由于这个机器人得到一些帮助穿针。

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。

RIA成员在本文中有：
ABB机器人
君瑞工业研究所
三河职业中心