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机器人在今天

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　　购置机器人合算吗

　　通过前面的介绍，大家对机器人有了一些了解。不过，您也许会问：购买机器人合不合算呢？下面，我们就来回答这个问题。

　　我们先进行与此有关的经济分析。不难想象，机器人发展初期，需要在一个未曾实践过的新技术领域里大量投资，因此它的价格很高。然而，现在许多机器人已经得到了成功的应用，从而导致机器人厂家能够生产更多更便宜的机器人。诚然，购买机器人仍然是一笔可观的投资，但它已不再是一种未经检验的不可靠的生产方法了。因而更多的企业家正准备在机器人方面进行投资。现在让我们来分析分析机器人的经济性问题。

　　一台工业机器人的价格比一幢房子要低些。据美国机器人工业协会全球产品目录统计，达到工业使用要求的机器人标价为14，000～150，000美元。因此，一台机器人是在个人或集团支付能力之内的。人们出于什么动机购买机器人呢？是买一台还是几台？如何做出正确的判断？什么条件会使投资者对购置机器人产生兴趣呢？

　　机器人的价格范围大约可以从 36美元的玩具机械手到价值一亿美元的航天飞机机械手。最便宜的计算机控制机器人是价值300美元的“海龟”。高精度工业机器人约值50，000美元。这个价格范围说明机器人确实是在人们支付能力之内的。可是，我们要机器人干什么呢？我们的许多孩子对父母说，他（她）想要一个机器人为他（她）去赚钱，他（她）好去买自己想要的玩具。他（她）还想把机器人带回家，同自己一起玩。毫无疑问，我们都希望机器人为我们赚钱，我们才能买到我们想要的东西。机器人怎么会赚钱呢？你看，它能像人一样，生产商品和提供服务。我们已经讨论了机器人能做的几种工作——焊接、喷漆、工件抓放和装配等。机器人能制造什么呢？

　　美国机器人学课程中有一个练习，要求学生去设计一个生产计算机的单个机器人系统。这个计划的动机是，如果一台机器人能把计算机部件组装在一起，那么每个学生就能得到一台相当于计算机部件造价的计算机了，这大约是一般计算机零售价的40％。三个月以后，学生们提出了各种装配计算机的机器人系统设计方案。其中最好的一个设计，整体大小如饭桌。机器人和传感器的价格大约是5000美元，用它装配一台小型单板机大约要五分钟。每天运行24小时，在理论上这个机器人装配系统每天能生产288台计算机，即一年生产105，120台计算机。如此计划实现，即使是最大的大学，也可为每个学生和教职工提供一台计算机。与购买整个系统比较，即使每台计算机只节省100美元，这个机器人装配系统每年就可以节约1，051，200美元。用50，000美元的投资换回100万美元的价值，这当然是相当有吸引力的。诚然，学生们没有时间去建造他们所设计的系统，但是工业界却在真正进行着类似的练习。许多卓越的设计者们可能正考虑如何用机器人去赚钱，而我们在此之前，是不会知道他们的努力的。

　　在美国，机器人的工业所有制是目前最经济的实际占有方式。从现在看来，短时间内不会发生对现存的自由企业制度的偏离。公司占有生产资料，有经验的设计师和熟练的技术工人制造我们所需要的各种商品。国内外厂商之间的竞争是异常激烈的。作为消费者，我们会从竞争中获利；作为竞争者，则必须运用最佳手段，以保持竞争的有利地位。机器人就是一个非常有力的手段。

　　由于在多变的情况下执行多变的任务，需要柔性的、可编程的自动化机械，因而对机器人的需求也随之增长。应用工业机器人的实际好处，已经使许多企业家对机器人的作用表示满意，如生产力的提高、产品质量的改进、对通货膨胀的抑制、对产品更新换代的适应能力、工伤事故的减少、生产过程的连续性和库存的更好控制等。然而，除富有的大企业以外，与人工劳动力价格相比，机器人的价格常常使很多人踌躇不前，于是劳动力价格随之上涨。现在，相对来说，机器人不显得那么贵了。

　　决定购置机器人的另一个非常重要的考虑是，机器人系统能否提高生产率。机器人可以从几个方面达到这个目的。它们能提高生产率，提高产品质量，维持生产持续性的质量。如在弧焊等某些应用场合，生产率提高百分之几百。和人不一样，机器人不会在工作中感到疲劳、厌烦和疏忽大意。当人疲倦时会在工作中发生失误，造成返工或废品。这种损失机器人几乎可以全部避免。机器人系统可以上千次无故障运行，以完全相同的方式，制造出完全相同的工件。因为一台机器人通常能做3～5人的工作，在某些特定的工艺中，机器人还可以节省其他劳动力的费用。与此同时也节省了其他费用，如照明费和暖气费等，而这对保证以人进行工作的环境却是必要的。同时，安全保障费用也节省了，诸如，节省了为达到高危险作业的管理标准而必须付出的费用。如果在机器人系统程序编制中确定每小时生产一定数量的零件，那么除机器故障外，实际生产的零件就一定是确定的。通常，由主要制造厂家生产的机器人故障率是很低的。许多机器人的设计已经达到平均500小时无故障，而无需过高的维护保养费用。

　　再一个重要考虑是机器人硬件、软件和动力源的类型。在前面我们已经提过这些类型，现在概括地回顾一下：机器人的机械手可根据应用的需要灵活设计，大多数工业机器人的机械手坐标数为2～6个。广泛应用的四种机器人是根据机械手的几何形态划分的，即直角坐标式、柱坐标式、球坐标式和关节式。每种不同的应用都要求设计一个终端执行器来完成确定的任务，有卡爪钻头、磁力吸盘、喷枪、焊枪或其他类型。尽管标准的焊枪、喷枪和卡爪对机器人很有用，有些特殊任务仍需使用者自己制造终端执行器。机器人动力源可以是液压、气动或电动的。液压机一般适于搬运较重的材料，以及要求灵巧并有复位要求的场合；载运较轻材料而又要求快速运动的场合，气动机器人更为适用；只要有效负载不过大，电动机器人也可以达到很高的重复定位精度。当前发展趋势（特别是系统包括很多传感器附件时）表明，需要人们参与和调整机器人的很多运用，如弧焊，需要一个装配有示教板的操作控制站、键盘和CRT显示装置。

　　另一个考虑是计算机软件。控制软件与机器人控制系统一起提供，但使机器人在工厂中和其他机器人、设备协调工作的控制软件，却需要使用者自己编制。软件的复杂性和价格，与机器人系统的应用情况有关。最简单的软件可以是一个机器人单元的控制软件，最复杂的软件则可能是包括整个机器人通讯系统接口和计算机分层控制的软件包。无论是伺服还是非伺服控制，需要的软件类型也受机器人操作类型的影响。伺服机器人完成点到点、连续路径和可控路径的操作，非伺服机器人仅限于简单的材料搬运和传送的操作。今天生产和适用的多数机器人属于伺服类。

　　使用者还需考虑哪些应用是机器人最适用的。前面我们曾提到机器人系统中最适用的范围，现在让我们来回顾一下机器人应用最广泛的领域：点焊、弧焊、货运集装、货物集散、冲压、上下料、钻孔、喷漆、夹持传送热工件、装配、机床工件装卸、注塑、压模铸造、蜡模造型及铸造、去毛刺、磨削、铣削、胶粘、持取搬运有毒、危险、笨重物品。这个清单决非详尽无遗，但都是实践证明行之有效的应用领域，可供顾客和使用者参考。无论大型或小型的工艺操作，长期稳定和小批量的生产，使用机器人都是有利可图的。无论是在单一工作单元中，还是在与其他设备联结的集成应用系统中，机器人都可以是独立的。一个特定的工厂必须对机器人应用的好处认真进行估计，在估价中，一般应该回答好各方面的问题。

　　在这样的基础上，人们一般都会得出比较一致的认识：使用机器人是大有好处的。

　　上面我们已经作了有关机器人的经济分析方面的一些内容的介绍，下面，我们进一步介绍科学家、经济学家对机器人的经济论证。

　　购置机器人可能有各种原因。机器人能够持续稳定运行，从而提高生产率是一个重要的考虑。仅这一因素即可表明，使用机器人是恰当的。

　　改进产品质量是使用机器人的又一原因。机器人运行的稳定性可以保持产品质量的一致性。与改进质量有关的问题，还有废品率的降低和操作中废弃材料量的降低。例如在喷漆工艺中，较好的稳定性表现为喷涂材料厚度甚为均匀，因为喷涂层厚度仅有1／4英寸。涂层超过2%英寸才可能为操作工人察觉，这意味着需要用双倍涂料。一个食品制造商安装了一台设备，以测量一磅一包的乳酪份量。由于严格控制了乳酪的份量使之不超过规定的限度，以及由于减少了应酬政府市场检查人员的时间，仅仅几个月，制造商节省的钱就足够支付机器的投资。另一家制造阴极射线管的公司，由于不能很好地控制在面板上涂磷的工艺，工厂几乎倒闭。由于磷的价格连年增长，不少参与竞争的公司使这一过程自动化，故能以一半价格提供质量更好的产品。另外，即使那些机器人在不比人干得快的场合，机器人运行的稳定性也是一个勿庸置疑的优点。例如，在压铸和注塑中，机器人稳定的生产周期可保证产品生产温度的均衡，从而生产出更为一致的产品。另一个优点是，由于工业机器人可持续运行，无须中间休息，产品质量尤为稳定。焊接是又一个由于生产稳定，避免废品损失，然后显著节省的应用实例。

　　消除有害作业中危害人类健康的因素，进而提高工作质量，是采用工业机器人的又一重要原因。例如，从40年代开始，便使接触放射性材料的各种工作由遥控机械手和机器人去做。喷漆、化工或其他多粉尘工作环境的有毒作业，虽不象放射性危害那么明显，但也同样会造成一些严重的问题。如一家石棉制品厂，人们吸入在显微镜下才看得见的石棉微粒，会导致严重的肺病。这家公司花了一百多万美元，在一个又高又大的厂房内安装通风设备，改善工作条件，以期达到“职业安全和健康管理标准”的要求。现在看来，也许最好的解决办法是在一个封闭的车间内采用机器人工作。100万美元足可以购置很多机器人。

　　采用机器人完成那些由于环境恶劣人们不想去干的工作，如在噪音、高温及有毒气体的环境中，快速单调地提举、装卸重物的工作，很难评价其经济效益，但却含有意义深远的人道主义价值。因为现在许多工作还是由人来做的，如准备用机器人代替，就应该在经济上更值得才行。在这种情况下，就必须进行细致的经济分析。且要考虑以下几个因素：偿还周期、本金回收、现金流通分析、课税优惠、设备折旧、公司税利等等。我们相信，对很多行业、企业来说，使用机器人来工作，将是更为优惠的。当然，随着机器人工业的发展，机器人的适用范围将越来越大，机器人的价格将越来越接近大众的消费水平。因此，现在只有一部分的单位和个人买得起机器人，将来会变成大部分单位和个人买得起机器人，并且认为这是值得的。

　　机器人对社会的影响

　　前面我们曾经谈到，随着劳动力价格的增长，机器人正在变得更经济实用，而机器人的价格也会逐渐下降。据多数人预测，到本世纪末，仅在美国将有100万台机器人付诸使用。因此，会有越来越多的人对机器人产生兴趣。机器人不仅可以承担一些老式工作，而且将开拓出一个全新的工作领域，使一些新型工业得以产生。这些新型工业将生产与机器人应用有关的产品，如新型传送带、终端执行器、图象系统、置位设备和运输机械，也直接生产机器人和机器人部件。这样，在今后二、三十年内计算机和机器人将开辟的新工作包括软件专家、仿真设计师、计算机程序员、机器人训练师、人工智能工程师和科学家、自动工厂的安全专家、教育家和职业顾问、人机对话专家、雇员关系顾问和训练师以及在机器人的销售、市场、安装、控制、维修和教育方面的大量工作。同时，机械师、机器装料工、喷漆工、焊工、包装工、柠檬挑选工和仓库保管员等工作将逐渐消失。目前受机器人影响最大的是这些工厂中的手工劳动者。象打字员、图书馆员、银行雇员、电话员和绘图员等“白领”工作人员在近年也将逐渐减少。随着更多的机器人付诸使用，机器人现代自动化将对社会产生更大的影响，其中最重要的影响之一是教育和训练。

　　很多人可能认为，机器人工作起来永远不需要人的配合。其实，情况并非如此。机器人是机器，与其他的机器有共同之处，需要人去设计、制造、编程、安装、检查故障、管理、维护和修理。每种工作都需要不同程度的技能和不同种类的知识。当前机器人生产领域需要很多合格的应用机器人工程师。在这样训练有素的工程师手里，机器人是个强有力的工具。因为现在已发明了机器人，而其用途又几乎是无限的，工程师只需简单地将这两者结合在一起。而且，多数机器人用户都需要受过高级训练的人去设计和指导，也需要工程师去安装和使用。当然，在机器人被大量使用后，非工程技术人员也将有很多机会去接触机器人。事实上，一些机器人专家已经认识到，由于机器人广泛应用所派生的多数的工作，将由经过训练具备当前机械师和计算机程序员水平的技师去完成。这些技师将成为工程师和使用者之间的桥梁，他们同时也做一般的机器人的维护工作，机器人技师可能承担很多原系工程师完成的任务。所以，很多机器人学专家反复强调需要培训方案，为这些新工作准备充足的劳动力。

　　但是，往往很难确定需要何种训练和需要多少技师。因此，工业界和教育界必须很好合作，以缩小训练和现有工作的不协调。例如，当前缺少应用工程师，但没有人能准确估计所需工程师的数量。

　　机器人学和有关的工业技术部门必须与教育部门密切配合，既防止技师不足又防止过剩。学生们也有责任在教师的指导和帮助下，注意职业需求，并相应调整他们的课程，使他们的技能和知识能满足毕业后的工作需要。因此，教育者和导师必须了解机器人对就业需求正造成的和将要造成的影响。

　　现在，有些大学在工程院系中设置了机器人课程。有的两年制专科也设置了一个完整的持续两年的机器人学课程。几乎所有的工程学科都对机器人及其应用产生了兴趣，很多其他学科也开始对此发生兴趣。同时，社会上也认识到，要为商学院中那些将成为管理者和计划者的人开设机器人和生产方面的课程。

　　美国一些主要的机器人生产商，都制订了措施，帮助四年制大学筹建教学设施，如捐赠机器人给大学或生产廉价的教学设备。这些能给学生提供亲自实践以完善理论的作法是很有价值的，让应用工程师具备使用实际机器人的经验是很有必要的。除了实施教育方案外，机器人生产商自己也开设了一些机器人方面的入门性课程，特别是开设使用和维护机器人系统方面的课程。然而，这些课程收费昂贵，每个学生每周需缴100美元，另外，工厂一般并非理想的教室，授课教师也未必是接受过教育专业训练的。但这一切，都说明了机器人对教育和训练的影响之大。

　　另外，机器人对就业也产生了影响。威斯特于1983年将失业定义为“工人不情愿的空闲”。失业分短期失业和永久性失业。有调查表明，采用先进技术所派生的新工作要比失去的工作多。如果新工作要求新技术，就必须接受重新训练，以避免在那些应用机器人的工业中得经常更换工人。事实已表明，机器人对社会产生的唯一最重要的影响就是必须重新训练许多人去做他们所不熟悉的新工作。

　　开始时，这种训练可能还不成问题。但由于各种原因，一些工人可能不愿重新训练以适应一种新工作，他们也可能怨恨这些使他们失去旧工作的机器。即使如此，一些工业如汽车工业还是感到压力很大，他们必须应用现代技术使生产过程自动化，以保持其在国际市场上的竞争力。因此，他们在机器人的问题上常常是没有选择余地的。如在过去几年里，一些美国公司由于竞争不过一些国家的产品，失去了很多本国市场。其中有的是大量使用机器人的国家，如日本（据RIA统计，日本1982年有32，000台机器人，而美国只有6300台）。适于人类干的工作是无限的，从医学上治愈癌症，到理想的家庭生活，为实现每一个领域生活水平的进步都是必要的，然而可提供使用完成这样无限的工作的资源却是有限的。所以，合理地掌握和使用这些资源，对我们的子孙后代永远是至关重要的。

　　最宝贵的资源之一便是人的创造性，不应将它浪费在可以用机器去做的事情上。但这并不是说小型个体工商业不是我们社会的组成部分。手艺和技巧仍是人的思想、技能和创造性的重要表现，而且，这些手工艺品也总是需要的。当已经拥有优质的机器，我们主要依靠大量生产商品来满足市场需要时，必须尽力利用人和机器这两类资源与别国竞争。

　　《机器人时代》曾推算，一个机器人可代替两个工人进行工作，1990年10万台机器人代替了20万个工人，其中有90％的工人转到其他应用工业中去，5％的工人退休，只有5％的工人面临永远失业的危险。然而，这5％的工人也可以转到那些由于机器人兴旺发达而派生出来的新工作中去。如前述，需要相当数量的机器人应用工程师、机器人技师以及操作人员去维护、操作、编程、管理和修理机器人。在美国，失业问题并不是由于机器人引起的。恰恰相反，正是由于自动化不足才导致生产率降低，产值下降。1982年失业问题有所缓和，而这一年却有近6300台工业机器人投入使用。但在很少使用机器人的某些年头里，失业却成为一个严重的问题。

　　全部就业是理想的，也是个极限数字。例如“充分就业”的通常意味是只有3％或4%的劳动力失去工作。由于工人迁移、请假或正在调动工作，这个小小的数字是可以容忍的，也是不可避免的。然而由于经济体制的某些变化，“充分就业”或许有可能意味着6％或7％的劳动力失去工作。例如8000万个劳动力中将有600万人无工作。其中一半是那些由于现代自动化失去旧工作，正在接受重新训练以接受新工作的人，这就减轻了由于经济结构变化而产生的失业。即解决了技能和工作不协调的矛盾。一些专家预言：由于技术进步如此迅速地改变着对技能的要求，多数工人必须经常性地接受周期性的重新训练教育，以胜任他们当前的工作。最切实可行的方法，是训练那些被机器人替换下来的工人，使他们在本部门内获得新的工作岗位。

　　总之，把机器人引进经济体系，将会产生许多新的工作，以弥补那些从人手中消失了的旧工作；技术进步造成生产率的增长，将提供更多的就业机会。

　　机器人抢了谁的饭碗

　　对于不同的组织和国家，机器人所具有的特殊专长和能力及其有关技术可能成为一种与国家政治有关的东西。很多不同的组织关于应该如何推销、生产、利用和控制机器人各持己见，这毫无疑问也将成为未来的话题。工业机器人是生产资料，即它们是为了增加老板收入的目的而销售的机器。机器人是可以为它们的老板大大增加收入的。一些个人、集体、外国股东或政府都可能是机器人的现在的或潜在的股东、拥有者。机器人将成为很多个人或公司的私有财产。这对社会将产生相当大的影响，我们有必要去调查这一影响。例如，机器人有可能使很多人失去原来的工作，那么，就要实施一些政策，以防发生失业。如在工作场地使用机器人可能危及安全，那么任何人受到伤害之前，就必须制订必要的措施。机器人学的研究应当导致工人工作条件的改善、工资的增加，并提供更多的职业。

　　据有关研究表明，机器人将提供防止或减慢生产率下降、使之重新回升的方法。生产率的增长意味着工资和就业的增加，也意味着由于减少人们在不理想的环境中工作而带来的不利后果。另外，如果我们不能赢得世界范围内的工业现代化竞争，我们将大量使工人失业。我们只有使用机器人，赢得国际竞争的胜利，经济条件好转，才会降低失业率。但是，我们在广泛研究机器人对失业的影响时，切不可掉以轻心。这样，才能制订出经过深思熟虑的具有远见的决策。这些政策将改变教育训练方式，或扩大专业训练，提高人们的技能，以便当机器人取代人们的工作时，人们可以转向新的工作。而且，应该在企业家和研究人员之间开展进一步的合作，以便更多地或更有效地利用新技术，这是十分必要的。

　　从对劳动力、工作、生活水平和工作质量所具有的潜在影响上看，机器人与计算机相比是毫不逊色的。虽然，当前已启用的机器人数量相对还不算多，但随着投资和研究积极性的提高和技术的进步，预期今后在这个领域的实践活动将大大增加。

　　机器人和人之间并不存在固有矛盾。生产率并不是人与机器斗争的结果。一般人们完全能够理解，生产率增长缓慢意味着什么，而机器人和自动化生产发展又是如何促进这个增长的。我们要时常想到，使用机器人的目的完全是为了帮助人类而不是为了伤害人类。换句话说，没有一个科学家和企业主会有意削减那些努力工作的人们的工作和收入。有时，新机器也使人担忧，它常常会使我们的谋生手段产生巨大的变化，例如，汽车的发明实际上完全代替了马的工作。很多铁匠、钉马掌工人、饲马员都失去了工作，但这不是一夜间发生的事，它经历了几十年的漫长风雨。当汽车变得越来越多并且人们都能买得起时，马逐渐衰老死掉不能再为人类服务了。这时马的主人不再去买马，而用汽车代替了马。铁匠和钉掌工人一定能理解交通运输的这个巨大变化，他们的子女也都学会了做其他工作。同样，被机器人取代的工人中，只有极少数面临真正的失业。机器人还可以填补由于工人自然淘汰，如退休、残废、死亡或迁移所留下的空额。作为使用机器人直接的或间接的结果，几乎没有人实际面临失业，如果再辅以周密的计划，甚至将不会造成任何失业。

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