美國聯邦政（zhèng）府相信對製造產業（yè）的投資（zī）能夠振興（xìng）美國製造行業。

  
　 　將（jiāng）美國國家資源（yuán）的一小部（bù）分投入到製造業將獲得極高的性價比，並且資源的高效生產將（jiāng）使美國的消費者受（shòu）益（yì）,並可支持在（zài）美（měi）國這（zhè）個（gè）重要經濟領域數百萬計的（de）員工。這能確保美國在能達到退休年齡的工作人員比例逐年（nián）減少的情況下仍能保持經濟的增長。製造業的研究與（yǔ）發展也會使衛生保健、農業及交通運輸業（yè）受益，並且加強美國的資源、國防及能源安全。在未來五十年，由此產生的一係列研究活動將大大提高“美國製造”的質量並且提升生（shēng）產力（lì）。這一（yī）戰略已經體現在美國政府（fǔ）主導的“先進製（zhì）造夥伴關（guān）係（xì）”（AMP）與“國家製造業創新網絡”（NNMI）計劃中。
 

　　機器（qì）人技術是一個可以徹底改（gǎi）變製造業的關鍵性革命技術。美國的工人已經不再向往工廠中的低（dī）端工作，同時由於社保及醫（yī）療保險（xiǎn）費用的增加，美國工人的人（rén）工成本也開始增加。即使我們能夠負擔工人的人工成本，小型的、複雜的生（shēng）命周期較短的工業機器人（rén）產品依然需要擴大其適應性、精度、可靠性等（děng）能夠超（chāo）越人類工人的技能。先進的機器人及生產自動化能夠：
 

　　1）保持本國知識產（chǎn）權及物質財富，否則其將選擇離岸（àn）生產；

　　2）使製造業（yè）公司更具競爭力；

　　3）能夠提供開發、生產、維護及（jí）培訓機器人的相關崗位；

　　4）允許工廠使用機器人團隊，利用人類與機器人的不同技能優勢（人類的智慧與靈巧，機器（qì）人的精度、強度及可重複性）；

　　5）能夠改善（shàn）工作條（tiáo）件同時減少昂貴的醫療費用；

　　6）減少成品（pǐn）製（zhì）造時間，使（shǐ）製（zhì）造（zào）商更（gèng）能配合（hé）零售商需求的（de）變化。
 

　　切實有效地使用（yòng）機器人將會增（zēng）加美國人（rén）民（mín）的就業機會、提高相關工作的質量，提升美國（guó）在全球的競爭力。基於以上優勢，NCR、思科、蘋果、聯想、特斯拉等公司已經將它們新的工廠設置在美國境（jìng）內。它們期望利用機器人技術及（jí）自（zì）動化技術支持其公司繼續蓬勃發（fā）展。

    
      本文總結了製造與自（zì）動化機器人技術研討會的相關活動和（hé）結（jié）論，由美國國家科學基金會支持的“Robotics-VO”組織讚（zàn）助了該研討會（huì）。該研討會是更（gèng）新《美國機（jī）器人（rén）路（lù）線圖：從網絡到機（jī）器人》的（de）五個研討會其中之一。該研討會的內容是根據（jù）過去的四、五年中機器人領域的發展不斷更新路線圖。在（zài）報告中提出的研究計劃將（jiāng）顯著增強美國的製造業經濟，將有利於形成一個受過（guò）良好（hǎo）訓練（liàn）的並具有高超技術（shù）的生產（chǎn）線，創（chuàng）造新的就業機會，並且將在美國經濟的再次（cì）崛起起到重要的作用（yòng）。
 

　　在這裏，“自動化”和“機器人”都有特（tè）定的（de）含義。根據（jù）電子和電機工程研究所機器人和自（zì）動化（huà）學會的定義，機（jī）器人技術主要指裝（zhuāng）配有傳感器和促動器的係統，能夠自動化或者半自動化（huà）地（dì）和人類進行合作。機器人的研究強調應對無條理環境的智能性和適應性，而自（zì）動化的研究主要針對有條理的，有（yǒu）明確結（jié）構的環境中長時間工作（zuò）的自動化係（xì）統的（de）效率（lǜ），生產（chǎn）力，質（zhì）量和可（kě）靠性。
 

　　我們的目標有兩個層麵：第一，揭示機器人和自動化技術（shù）在美國製造（zào）業中的策略重要性；第二，提出能夠（gòu）使用機器人和自動化技術提高（gāo）生產力的案例。

　　經（jīng）濟驅（qū）動力
 

　　上世紀經濟發展的基礎來自於工業化，而核心就在於製造業（yè）。製造業部分提供了12%的美國GDP 和9%的總就業。美國總出口的70%也歸功於製造業。因此，製造業代表了國家整（zhěng）體健（jiàn）康經濟的重要環節。在製造業當中，機器人產業（yè）總值達到了八十億美元，並以每年 9%穩定增長。這個核心的機器人工業（yè）受到了製造業的大力（lì）支持（chí），例如提供儀器，附屬的自（zì）動化設施以及係（xì）統的整合，一共貢（gòng）獻了300億美元的（de）工業總值。
 

　　在過去30年裏，美國的製造（zào）業經濟產生了深遠的變（biàn）化（huà）。除了對加拿大，中國（guó），墨西哥（gē）和日本顯著的貿易逆差，製造業仍（réng）舊是美國經濟的主要部分（fèn）。製造業包含了所有物品的生產製造，從消費電子到（dào）工業設備，貢獻了12%的美國GDP和9%的就業。美國製造業生產力超（chāo）越了主要的競爭對手。在所有國家中，無論是單位時間和單位員工的平均生產力，美國都處於第一位。美國人均（jun1）生產力（lì）持續增長，在過去三十年裏生產力翻（fān）倍。實際上，正是不斷（duàn）提高的生產力使得美國製造業（yè）在經濟衰退中保（bǎo）持競爭（zhēng）力，並在麵對其他快速增（zēng）長的經濟體，例如中（zhōng）國和印度時（shí）複蘇。生產力的增（zēng）長和效率（lǜ）主要歸（guī）功於技術的革新（xīn）和（hé）其在（zài）產品設計（jì）以及生產過程中的應用。目（mù）前，中國被認為是（shì）製造業的領（lǐng）頭羊，但是預計在2020年，美國製造業（yè）在（zài）產值和生產力方麵都將超越中國。
 

　　然（rán）而（ér），這種關係會（huì）一直變化。潛在的國外競爭者正在開展改善（shàn）製造業過程的基礎研究（jiū）和教育。另一方麵，美國製造業的成果也在被（bèi）用於科學研究，在過（guò）去十年時（shí）間裏保持著穩定的進展（zhǎn）。在這段時間裏，美國製造業用於投資及開（kāi）發的資金基（jī）本沒（méi）有變化，而在全球視角下，美國總的研究（jiū）發展經（jīng）費已經下降至隻有（yǒu）30%。有時候，我們的（de）外國競爭對手用同樣的（de）創新技（jì）術，但是用很少的勞動力成本來削弱（ruò）美國的統治（zhì）地位，所以美國製造業麵（miàn）臨（lín）著越來越大壓力。美國的工業產品（pǐn）貿易差額以每十年500億（yì）美元的（de）速度下降。此外，隨著（zhe）人（rén）口老齡化，工人的數量也在急劇減少。樂觀估計，到2050年，每兩位工人就要供養一位退休工人。所以，機器人工人必須滿足人類工人數量減（jiǎn）少的同時增加（jiā）工業生產力的要求。最後（hòu），機器人（rén）與自動化技術的巨（jù）大進步將會是下一代高附加值產品的關鍵。依靠先進（jìn）傳感器與微電子的納米尺（chǐ）度嵌入（rù）式計算機產業不再是勞動密集型產業能夠勝（shèng）任的。

　　反觀中國、韓國、日本以（yǐ）及印度，正大力投資於高（gāo）等教育與研究機構。印（yìn）度與中國都正在有係統地召回他們在美國培養的科學（xué）家與工程（chéng）師。美國的競爭者們還在機器人技術和（hé）與製造相關的特定領域開始（shǐ）動搖美國的主導地位。韓國每年投資（zī）1億美元，連續投資十（shí）年(2002-2012)至機器人技術研究與教育相關項目。歐盟投入（rù）了超過6億美元用於研發機器人技術及（jí）其認（rèn）知係統，並且另外撥款（kuǎn）9億美元至與製造業機器人相關的地平線計劃。日本也將在未來十年之內投入三億五千萬美元至仿人類機器人、服（fú）務機器人研發，並且宣布將在未來5年投入10億美元使日本成為工業機（jī）器人技術的全球領導者。與上述國家投資額度（dù）相比，美國聯邦（bāng）政府投資的資金是非常不足的（de）。

  
  
    倉儲機器人（rén）kiva
 

　　並且，機器人技術對於自動化物流也具有重要意義。亞馬遜在2012年花了7億美元收購（gòu）Kiva Systems公司，使它能夠將最好的技術用（yòng）於數據庫自（zì）動化。此外，蘋果和聯想在使用機器人係統之後已經不將亞洲（zhōu）作為其降低生產成本的第一選擇。在過去的（de）十年裏，中國工人的工資增幅為340%，而美國工人的工資增長則低（dī）得多。此外，特斯拉公司在加利（lì）福尼亞州開設了一個製造可代用（yòng）燃料汽車的工廠，它應用（yòng）了高度的自動化，這使它能繼續（xù）在美國生存。

　　經濟增長領域

　　美國商務部與美國競爭力委員會分析了大量（liàng）的公司及其綜合年增長（zhǎng）率，各主要工業行業分類數據如下（xià）表所示。

  
    製造（zào）業目前的增長（zhǎng）領域包括物流、物料搬運以及機器人技術。鑒於製造（zào）業的重要性，考慮如何利用（yòng）機器人等技術增強美國製造業（yè）是非常有必要的。

　　機器人技術的消費化

　　許多先進技術都已證（zhèng）明，一旦技術被引入廣闊的消費市場，一定會引起創新的增加與成本的降低。最顯著的例子就是個人計算機與（yǔ）移動（dòng）通訊的出現。這兩種技術最初都是因（yīn）為企業的需要而進行研發（fā）。一旦這些技術被引入消費市（shì）場，企業投入的研發金額（é）便成倍增加，導致了技術的高速發展（zhǎn）與成（chéng）本（běn）的顯著降（jiàng）低。同時，這也刺激產生了大量新興行業與公司的建立。目前（qián），這些行業與公司貢獻了很（hěn）大（dà）比例的（de）GDP並（bìng）且正主宰（zǎi）著美國股市。

  
  
     iRobot Roomba 760

　　對（duì）機器人以及機器（qì）人相關技術市場的培育也（yě）會（huì）造成（chéng）類似（sì）影響。一個簡單的例子就是微軟為家庭電腦遊戲市場開發的Kinect接口。它在語（yǔ）音與（yǔ）手勢互動方麵具有優（yōu）勢（shì），使其在（zài）數量眾多（duō）的商業應用中極具賣點。機器人（rén）技術“消費化”的另一個（gè）好（hǎo）處就是使工（gōng）人對機器人更加熟悉。當人們習慣於在生活中與（yǔ）機器人進行互動時，才（cái）能（néng）更加適應與機器（qì）人（rén）一（yī）起（qǐ）工作而不會將其視作威脅。比如，擁有iRobot公司生產的自動真空吸塵器的消費者（zhě）中，有三分之二的消（xiāo）費者為他們的吸塵器取名字，並且有三（sān）分之一的消費者承認他們會帶上吸塵器去拜（bài）訪朋友（yǒu）。
 

　　製造業（yè）的前景
 

　　今天的美國製造業就像是20世紀（jì）60年代的數據庫技術（shù），隻是一個拚（pīn）湊起來的解（jiě）決方案，缺乏嚴格的方法論指導，無法進行科學地創新。1970年，IBM的數學家Ted Codd發明（míng）了關係代數，一個高等的數學數據庫模型。這項技術得（dé）到美國聯邦政府的資助，並最終成長為如今140億美（měi）元的數據庫產業。如果能夠發展出類似的模型，製造業將極大地受益。就像將兩個數字相加的（de）方法並不依賴於你所使用的鉛筆，製（zhì）造業的抽象模型也應該與產（chǎn）品是被單一地製造出來還是由生產線組裝生產（chǎn）完全無關。

  
    另一個例子是圖（tú）靈機，由（yóu）阿蘭?圖靈於20世紀（jì）30年代發明（míng）的一個高等抽象（xiàng）模型，從（cóng）而確立了如今高科技（jì）產業的數學與科學基礎。與（yǔ）圖靈機類比，製造業的抽象模型也將為設計、自動化以及製造（zào）業帶來巨大（dà）的（de）回報。目前（qián），計算機（jī）領域與信息科學的發展（zhǎn）使將物理製造（zào）過程模型化、以及使研究人（rén）員“將（jiāng）圖靈機（jī）帶進製造業”成為可能。其最（zuì）終的結果，則（zé）會像數據庫及計算機一（yī）樣，使美國（guó）製造業所生（shēng）產的產品具有更（gèng）高的質量、更好的可（kě）靠性、更低的成本以（yǐ）及更快地進行交付。

　　通過改進機（jī）器（qì）人技術和培養高素（sù）質的工作人員，可以更加高效的應用機器人技術，這將提高美國就業和全球競爭力。傳統的流（liú）水線工人目前已到即將退休的年齡，他們還沒有（yǒu）接受使用機器人技（jì）術進行工作的訓練，並且其保險（xiǎn）及醫療成本也在逐年增加。即便能夠負擔用工（gōng）成本，生產下一代小型化、複雜化工業產品所需（xū）要的適應性（xìng）、精確度以及可（kě）靠性都已超出了工人的能（néng）力。在製（zhì）造業中（zhōng）廣泛地引入先進的機器人技術與自動化技術將會：

 
　　1）掌握知識產權與財富；

　　2）使公司更具競爭力；

　　3）在機器人研發、製造、維（wéi）護及訓練領域創造就（jiù）業崗位；

　　4）工廠可以雇傭（yòng）人-機混合團隊以充分利用彼（bǐ）此的技能（néng）與（yǔ）優勢（shì）（比如人類跟善於處置突發事（shì）件以保障生產線的運行，而機器人長於完成精確性及重複性高的工（gōng）作並且能夠舉起沉重的物件）；

　　5）減少昂（áng）貴的醫療問（wèn）題（如腕管綜合症、背部受傷、燒傷以及吸入有毒氣體及（jí）蒸汽造成的（de）損傷）；

　　6）縮短製造成品的交貨時間，使係統更加適應零售商的（de）需求變化。

　　在製造業上進行投資可（kě）以重振美國製造業。將國家的小部分資源投入到經濟高效資源節約型的製造業中，能夠使美（měi）國的消費者受益並且支持在這一重要經濟領域工作的數（shù）百萬工人。上述投資（zī）還能惠及醫療保健、農業以及交通運輸業，同時能夠增強國家在（zài）國防、能（néng）源及安全方（fāng）麵的資源建設。在未來五十年，由研究產生的一係列（liè）有利結果將極大地提高“美國製造（zào）”的質量，並（bìng）且使美國製造業蒸蒸日上。

   
　　路線圖研究（jiū）流程

　　美國製造業技術路線圖描述了製造業通過發展一係列機器人技術領域的基礎技術使其關鍵能力得到發展的前（qián）景。每一項關鍵能（néng）力都由一個或多個在製造業中廣（guǎng）泛應用的領域發展而來，且都指向某些基礎研發的主要技術領域（如下圖）。將路線圖的內容整合為（wéi）連（lián）貫的方案是非常重要的。

  
     機器人技術對製造業的影響

　　現在我們用假想的例子（zǐ）對具有一定影響力的機器人技術應用和在應用中（zhōng）具有很大積極作用的（de）關鍵能力進行介紹。這些（xiē）假（jiǎ）想的（de）場（chǎng）景有助於（yú）說明（míng）製造業模式的變化（huà），也是能力與技術融合的實例（lì）。本路線圖闡明了各（gè）項（xiàng）能力在5年，10年，15年時的關鍵節點。

　　事例1：流水線輔助機器人

　　汽（qì）車製造商麵臨著其新型（xíng）電動（dòng）汽車訂單的激增，需要快速整合其他（tā）已生產完畢的早期型號汽車流水線的生產能力。流水線快速地進（jìn）行了任（rèn）務的重新分配，以適應新的汽車模型（xíng）。工廠購置了一組流水線輔助機器（qì）人，其被很快地進行了設置並開始與人類工（gōng）人一起完成新的任務。流水線的第一項作業是要對機器人參數進（jìn）行微調以優（yōu）化其傳感器係統與機器學習算法，第二項作業是（shì）在四天的執行時間裏使工廠產量翻番。緊接著，一個關鍵供應商要求更改裝配序列以適應電池組在裝配過程中的耐受程度。於是工程師使用計算工具快速修改了裝（zhuāng）配（pèi）程序（xù），將其打印給工人，並將新的裝配程序上載至流水線輔助機（jī）器人。這種靈活的製造業正逐步進入我們的生活。比如，2012年8月，Rethink Robotics公司宣布（bù），其（qí）價值2萬2千美元的機器人Baxter可由未經培訓或極少（shǎo）培訓的演示示範而直接對其進行編程。安裝（zhuāng）與操作成本（běn）的降低將改變未來自動化（huà）技術在商（shāng）業案例中的應用。

　　事例（lì）2：獨特離散部件製造與組裝

　　一個職業醫師來到一個隻有（yǒu）5名員工的主（zhǔ）要接受來自醫療器械公司訂單的小工場。他想製造一種乘坐輪椅的四肢癱瘓病（bìng）人所使用的頭部控製輸入裝置（zhì）。今天，這種特殊的設備都非（fēi）常昂（áng）貴，因為對其進行製造與組裝將花費大量的時間與勞動來對（duì）機器進行設置。這個（gè）小工場的老板擁有一台可接受語音及手勢命令的機器（qì）人，在機器人不（bú）知如何處置時可對其進（jìn）行指示。這台機器人能將加工材料放置於銑床或車床上並（bìng）開動機器，並且能夠對必要的機械與電子組件進行（háng）設置，並在指令模糊而無法動作時請求協助。在不（bú）同工作位置之間的移（yí）動中，機器（qì）人能夠清理冷卻劑的泄漏並且對在狹小空間進行工作的工（gōng）人進行安全（quán）提示。機器人能夠響應工作時的快速請求，並且不會因為該請（qǐng）求會對其主要工（gōng）作造成延遲而（ér）拒（jù）絕。最後，機器人對組件（jiàn）進行裝配並且在（zài）下午將產品裝車。這樣的突發性工作（zuò）對工場的日常工作隻（zhī）造成了很小的中斷。

　　事例3：快速、集成且基於模型的供應鏈設計

　　國（guó）外主要供應商提供的用於嬰兒配方（fāng）奶粉的包裝被發現具有嚴重的質量控製問題。在美國的首席工（gōng）程師能夠使用綜合的多尺度模數融（róng）合（hé）供應鏈（liàn）模型，引入新（xīn）的供（gòng）應商，重用供應鏈中可重用部分並且對整個供應鏈（liàn）的轉變造成影響：包括生產、分配、裝箱、供應及分（fèn）銷。整個轉變中最重要的部分是20台用於快速生產以對包裝袋進行重新設（shè）計的機器人。

　　這些例子在今天看起來也許還很遙遠（yuǎn），但我們已經擁有（yǒu）了技術基礎，大量的專業人（rén）員、教育基礎設施以及在關（guān）鍵技術領域適當的投資。這些基（jī）礎能夠（gòu）讓我們在15年內實現上述目標。

　　製造業的關鍵能力

　　在本節中，我們將對製造（zào）業的關鍵能力進（jìn）行（háng）簡要地討論，並且給（gěi）出5年、10年及15年可能會達到的技術節點。在後續內（nèi）容中，我們（men）將討論一些可以使我們達到上述（shù）技術節點的具有前景的研究方（fāng）向。

　　具備可適應性及（jí）重構性的生產線

　　今（jīn）天，一種新產品從概念設計到在生產線上進行製造之間的時間間隔大得（dé）無法接受。對於一輛新型（xíng）汽車來說，這（zhè）個時間間隔能長達兩年（nián）。當麵對（duì）一個新的產品（pǐn）以及可以進行生產的生產線子係（xì）統時，我們希望能夠對子係統進行重構設置，設立（lì）工作站來進行新產品的生產。因此，在未來15年，具備適應性及重構性生（shēng）產線的路線圖（tú）包含下麵三個目標：

  
  
     自主導航
 

　　自主導航是一項基（jī）本能力，這將影響采（cǎi）礦和建築裝（zhuāng）備的自動化，原材料到成品的高效運輸，在裝配生產線（xiàn）上（shàng）對原材料進行裝卸處理並將成品帶往檢查（chá）站的導引車輛（liàng）的自動化，以及類似於（yú）入庫存儲和調配的後勤支持的操作（zuò）。使機器人能夠在包含靜止障礙物、車輛、行人以及動物的非結構化環境（jìng）中進行安全的自主導航（háng），需要（yào）在組（zǔ）成部件技術上有（yǒu）關鍵（jiàn）性的投資。自（zì）主導航的（de）路線圖包含以下技術節點：

  
     綠色製造業
  

　　美（měi）國建築師William McDonough說（shuō）：“汙（wū）染是設計（與製造）失敗的標識”。目前，從組件到係統，滿足自上而下（xià）需求的製（zhì）造業需要進行全麵的重新構想（xiǎng）。製造業（yè）對於減少廢棄物的解決方（fāng）式絕大（dà）部分是針對（duì）於（yú）生產過程中產生的廢棄物、可利用（yòng）廢棄物以及在停工和維護時產生的廢棄物。我們針對綠色製造業的路線圖著眼於所有組件及係統在整個生產過程中的回收利用，其過程包括從原材料的開采與加工，到產品製造與分發，到最後材料的回收。為（wéi）了能夠達成逐步的改變，我們必須引進新的製造業技術且新產品的設計也必須遵循綠色製造這一目標。比如，向增材製（zhì）造過渡（dù）將會極大地減少產品或零（líng）件生產中產（chǎn）生的廢料。新的物流係統也需要具有廣（guǎng）泛的回（huí）收能力。目前，物流係統很難（nán）回收那（nà）些製造企業無法回收或其本可以進行回收（shōu）但不回收的（de）材料。我們非常關注（zhù）製造業（yè）基礎設施的重用、原材料的回收、每一個製造環節裏對能源（yuán）使用的最小化以及為生（shēng）產新產品對子係統進行重新設置。

  
     類人的靈巧操作技術

　　機器（qì）人手（shǒu）臂與手掌的靈活度最（zuì）終將超越人類。在速度與強（qiáng）度方麵，這已經是既成現實。然而，與機器人對手相比，人類的手在（zài）完（wán）成（chéng）那些需要高靈巧度方麵的任務時仍然（rán）具（jù）有優勢（shì）。這種差距歸因於機器感知、可靠的高保真傳感器以及規（guī）劃與控製（zhì）等關鍵技（jì）術（shù）。機器人的靈巧操作技術路線圖包含以下的技術節點：

       基於模型的供應鏈整合與設計
 

　　目（mù）前（qián），計算機領域與信息科學的發展使將物理製造過程模型化、使研究人員（yuán）“將圖靈機帶進製造業”成為可能。如果完成此項技術，製造業會像數據庫及計算機一樣蓬勃發展，使係統（tǒng）與組件具有互操作性，產品具有更高的質量、更好的可靠性、更（gèng）低的（de）成本以及更快地進行交付。所以，基於模（mó）型的供應鏈整合與設（shè）計路線圖具（jù）有以下的技術節點（diǎn）：

  
     納米級（jí）製造
 

　　經典的基於CMOS的集成電路與計算模式正被新的納米級製造與計算技術超越。我們已經（jīng）看到了非矽微係統技術以及使用自然界中觀察到的合成技術進行構建的新方法的成長與發（fā）展。微機電係統（MEMS）、低功耗超大規模集成電路以及納（nà）米技術（shù）的發展已經使次（cì）毫米（mǐ）級自供能機器人的出現成為可能。新的並行甚至隨機裝（zhuāng）配技術有望出現。傳統的製造方式將被新的、目前隻存在於（yú）想象中的納米級製造方式所取代。故納米級（jí）製造以及納米機器人技術必須強調其基礎研發：

  
  
  
     非結構（gòu）化環境（jìng）感知（zhī）技術（shù）
 

　　在（zài）自（zì）動化（huà）製造業中，固定（dìng）的自動化設備已被（bèi）證明更（gèng）加易於進行大規模生產。除了一些特定應用之外，柔性（xìng）自動（dòng）化技術以及大規模（mó）定製自動化技術的前景並未受到關注。造成這種現象的主要原因之一（yī）是固定（dìng）的自動化（huà）設（shè）備為自身構建了一（yī）個結構化的環境以極大地簡化“智能”製造所（suǒ）麵（miàn）臨的挑戰（zhàn）。小批量的自動化製造要求機器人更加智能、靈活，並能在與人類工人共（gòng）同工作的低結構化環境中（zhōng）安全地運行。比如，在產品流層麵，機器人及其他（tā）機（jī）器設備需要在各種不同的地點進（jìn）行工作，以完成對產品（比如一輛飛機或一艘輪船）的製造，而在（zài）功（gōng）能層麵，則是產品在各種機器（qì）設備間進行運動。單一部件（jiàn）製造的挑戰性加劇了上述困難。感知技術的路線圖包含以下技術節點：

  
  　與人類共事的內稟安全機器人：機（jī）器（qì）人大眾化（huà）

　　現在有（yǒu）很多關於內稟安全機器人（rén）的討論，這些討論並不隻是局限於“內稟安全”這個（gè）詞匯的具體含義。“內稟安全”的設（shè）備（bèi）被定義為（wéi）“在正常或異常條件（jiàn）下，在某（mǒu）種特定危險氣體最易被點燃的情況下（xià），無法釋放出足夠將（jiāng）其引燃電能或熱能的設備或布線”。簡而言之，一台“內稟安全”的（de）設備無法引燃可燃（rán）氣體。“內稟安全”的要求顯然也需要像其他被設計用製造業領域的機器一樣（yàng），在機器人（rén）係統中（zhōng）得到重（chóng）視。雖（suī）然（rán）顯而易見的是“內稟（bǐng）安全”會為（wéi）機器人的行為帶來更多負擔，但也許這更（gèng）關係到“內稟”這個詞本身的定義。

　　內稟：屬於其本質或構造的事（shì）物；來源並包含（hán）於（yú）有機體或其部分。這就是症結所在：我們期望機器人必須從內在（zài）來說就是安全的，對人類完（wán）全無害的，不管（guǎn）這（zhè）會有怎（zěn）樣的代價。這來源於那種恐懼人類可能（néng）會製造出某種淩駕於（yú）人類之上的東西的文（wén）化。也許，我們已經製造出了淩駕於人類之上的產物。

  
　　比如，汽車是危（wēi）險的。第一輛不用馬匹的馬車對於（yú）路上其他傳統的馬車來說是個威脅，不過我們早已過了（le）那個年代。現在的高速公路上，你可以以（yǐ）超過（guò）120公裏（lǐ）的速度超車。這並不是說汽車具有“內稟安全“，而是（shì）說我（wǒ）們已經學會接受汽車帶來的風險。隨著（zhe）時間的過去，我們逐漸創（chuàng）造了一個依賴於人類對其能力、限製以及在高速路上開車所麵臨風（fēng）險都具（jù）有認知的交通係統。我們將汽車（chē）大眾化，讓汽車與大眾相（xiàng）關，讓大眾需要汽車，汽車（chē）才成為我們社會的一部（bù）分。

　　在製造業領域中進行機器人的大眾化，必須引入一個類似的風險和責任評（píng）估模型。像（xiàng）開車一樣，製造業的環境本身就蘊含一定程度的風險。我們的（de）目標是當機器人被加入到製造業中時，風險程度不會（huì）因此提高。對此目標是否達到的一個可以接受（shòu）的衡量指標是工作損失天數。如果工作損（sǔn）失天數在引入機器人（rén）或自動化設（shè）備之後沒有增加，那麽我們就走在機器人大眾（zhòng）化的正（zhèng）確道路上。之後我們將（jiāng）繼續發展並細化（huà）安全標準，並且為用（yòng）戶自定義（yì）任務（wù）找（zhǎo）到工程係（xì）統化的解決方案。

　　事實上，我們必須安全（quán）地（dì）展（zhǎn）開並且持續鼓勵針對用戶（hù）溝通需求的（de）協同解決方案。這就包括對每個自動裝置的能力、限製以及相關風（fēng）險進行定義（yì）。創新的多樣性將推動對（duì）機器人風險和責任評估模型的接受。社會對（duì）人類與機器（qì）人同在工（gōng）廠工作的（de）理解與大的文化環境將會隨著機器人的大眾化一起到來。上述（shù）社會氛圍隻會在（zài）機器人用（yòng）戶數量拓寬的基礎上隨（suí）時間慢慢發生。自然語言編程、控製學習以及材料技術的進展都是可能加速這（zhè）一過程的潛在途徑。

  
　　機器人與（yǔ）人類共事的路線圖如下：