自動(dòng)化的主要目標(biāo)是解放人們以提高生產(chǎn)力。這意味著可以使用機(jī)器人系統(tǒng)代替一個(gè)人做枯燥或重復(fù)的任務(wù)。這使人們能夠通過專注于需要更多思考、創(chuàng)造力和解決問題的任務(wù)來完成更多工作——這些任務(wù)最終會(huì)產(chǎn)生更多價(jià)值。當(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)能夠以一定程度的自主權(quán)完成其任務(wù)時(shí)，例如，從隨機(jī)放置的零件箱中挑選零件而不是需要整齊的零件堆，人們就更加解放了。然而，機(jī)器人仍然不能把一切都做好。例如，讓機(jī)器人看到并與其環(huán)境交互的最佳視覺算法仍然不是 100% 準(zhǔn)確。

這些用于重現(xiàn)任務(wù)的算法，無論是檢測物體還是學(xué)習(xí)握住金屬部件，都是通過一遍又一遍地重復(fù)相同的動(dòng)作來學(xué)習(xí)的。他們做的動(dòng)作越多，他們得到的結(jié)果越好。但是，這只適用于任務(wù)永不改變、零件不變或零件以相同的位置和方向呈現(xiàn)的情況。當(dāng)任務(wù)的任何一個(gè)方面發(fā)生變化時(shí)，算法可能無法應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化。

指導(dǎo)機(jī)器人：

為了提高這種性能并處理這些新情況，許多算法采用了一種稱為監(jiān)督學(xué)習(xí)的策略。由于這些機(jī)器人中的許多都部署在曾經(jīng)執(zhí)行機(jī)器人任務(wù)的人仍然在附近的環(huán)境中，因此監(jiān)督學(xué)習(xí)背后的想法是，如果機(jī)器人遇到由于環(huán)境中的某些條件而不知道如何執(zhí)行的情況 它以前從未見過——一個(gè)它從未見過的部件、兩個(gè)部件粘在一起、機(jī)器卡住等——一個(gè)人可以提供機(jī)器人需要的缺失信息。該信息可能采用新標(biāo)簽的形式（是的，它仍然是一瓶肥皂，即使它顛倒了）或新演示（您需要在此處獲取這個(gè)新部件）。用戶示教，提供附加信息，機(jī)器人重新開始工作。

人向機(jī)器人提供的這種糾正性幫助在人們相互轉(zhuǎn)移技能方面也很常見。在許多不同的行業(yè)中，這種類型的指導(dǎo)已經(jīng)發(fā)生了數(shù)千年，并且仍然是新員工接受教育的常見方式（與課堂環(huán)境相反，或除了課堂環(huán)境之外）。甚至有些公司正在使用人工智能來更好地捕捉這種指導(dǎo)。

那么人們有時(shí)間做這個(gè)機(jī)器人導(dǎo)師嗎？好吧，通過自動(dòng)化將人們從重復(fù)性任務(wù)中解放出來，我們無意中創(chuàng)造了一個(gè)知識(shí)淵博的工人資源，他們已經(jīng)與機(jī)器人系統(tǒng)一起提供指導(dǎo)以提高績效。想象一下，以前所有時(shí)間都在一臺(tái)機(jī)器上工作的工人，現(xiàn)在管理一組機(jī)器人，偶爾通過提供來自他們自己的專業(yè)知識(shí)的額外信息來調(diào)整每個(gè)機(jī)器人的性能。他們更有權(quán)力，因?yàn)樗麄兊纳a(chǎn)力更高，他們從自己執(zhí)行不受歡迎的任務(wù)中解脫出來，并且他們?nèi)栽诶盟麄冐S富的知識(shí)通過指導(dǎo)不斷改進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)。

可用性是關(guān)鍵

設(shè)計(jì)一個(gè)可由工人通過監(jiān)督學(xué)習(xí)有效訓(xùn)練的機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵要素是確保工人用來提供額外信息的界面易于使用。如果執(zhí)行監(jiān)督學(xué)習(xí)的人是機(jī)器操作員（很常見）而不是機(jī)器人工程師（非常罕見），則尤其如此。如果我們想利用人們熟悉（并擅長）指導(dǎo)這一事實(shí)并將其應(yīng)用于改進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)，那么用于向機(jī)器人提供該信息的界面需要與他們培訓(xùn)其他人的方式相似。例如，通常情況下，工人展示動(dòng)作以教授技能。你需要像這樣拿著工具，然后按這里。隨著“協(xié)作機(jī)器人”的出現(xiàn)，人們現(xiàn)在可以通過移動(dòng)機(jī)器人的手臂來直接演示動(dòng)作。此外，我們開始看到可以觀察人的動(dòng)作的視覺系統(tǒng)，例如用噴漆器繪畫，并使用該演示來定義機(jī)器人的動(dòng)作。這很有效，因?yàn)樗c人們相互展示動(dòng)作的方式非常相似。以這種方式教授機(jī)器人是很自然的，即使是那些沒有豐富機(jī)器人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的人也可以訓(xùn)練機(jī)器人。這是實(shí)現(xiàn)更快速采用自動(dòng)化的關(guān)鍵。

從學(xué)習(xí)的角度來看，工人可能需要（至少一次）展示一項(xiàng)任務(wù)是如何完成的，以便機(jī)器人可以從中學(xué)習(xí)。工作人員定義了一組完成任務(wù)的步驟，并在某些邏輯流中表示這些步驟。工作人員通常使用流程圖來教導(dǎo)其他工作人員或與其他工作人員交流流程如何逐步進(jìn)行?，F(xiàn)在有 No Code 軟件可以為機(jī)器人編程提供相同的流程圖界面。這意味著，工作人員無需學(xué)習(xí)編碼，而是可以根據(jù)他們已經(jīng)熟悉的內(nèi)容學(xué)習(xí)對(duì)話界面，而且工作量要少得多。

具有顯著降低學(xué)習(xí)曲線的 No Code 軟件也使學(xué)習(xí)機(jī)器人變得更加容易。機(jī)器人技術(shù)的教育障礙非常高，其中很大一部分源于學(xué)習(xí)使用機(jī)器人的本地編程語言進(jìn)行編程所需的時(shí)間。相反，當(dāng)快速學(xué)習(xí)編程時(shí)，這些寶貴的技能提升時(shí)間可以用于更多地了解機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的最佳方式。機(jī)器人如何最好地固定零件？機(jī)器人如何處理可變性？機(jī)器人如何最有可能在任務(wù)中失??？工人進(jìn)入機(jī)器人“頭部”的次數(shù)越多，他們就越能幫助引導(dǎo)機(jī)器人取得成功。

適應(yīng)新形勢

機(jī)器人學(xué)習(xí)能力的一個(gè)關(guān)鍵部分是何時(shí)可以在新情況下使用該知識(shí)。

現(xiàn)在，當(dāng)我們談?wù)摍C(jī)器人的學(xué)習(xí)能力時(shí)，我們實(shí)際上是在談?wù)撥浖蛩惴ǖ膶W(xué)習(xí)能力。這意味著，要使這種類型的學(xué)習(xí)真正有用，一旦學(xué)會(huì)了一項(xiàng)技能，無論使用何種機(jī)器人或硬件來完成任務(wù)，它都應(yīng)該有效。這是一個(gè)簡單的想法，但在實(shí)踐中很少像這樣工作。

例如，假設(shè)一個(gè)算法學(xué)會(huì)了從帶有真空抓手的小型工業(yè)機(jī)器人的垃圾箱中拾取圓柱體。它知道零件的外觀，以及真空杯的放置位置，以便牢固地固定零件?，F(xiàn)在，用戶想要使用帶有兩指抓手的更大機(jī)器人。該算法仍然知道如何操縱圓柱體，但它需要關(guān)于這個(gè)更大的手臂的新信息，以及兩指抓手的最佳抓握位置。這種學(xué)習(xí)技能基礎(chǔ)知識(shí)的過程，與特定硬件無關(guān)，稱為抽象，人們一直在這樣做。將五把不同的錘子交給熟練的木匠，他們?nèi)匀豢梢葬斸斪?，因?yàn)樗麄冎莱龉ぞ呦拗频娜蝿?wù)。

所以現(xiàn)在想象一個(gè)機(jī)器操作員負(fù)責(zé)多個(gè)這樣的機(jī)器人。他們必須提供這些附加信息，以便機(jī)器人在這些新情況下抓取零件。但是，該操作員必須處理許多此類機(jī)器和情況，可能涉及不同品牌的機(jī)器人。該用戶必須具有一致的界面來提供這些額外信息，這意味著機(jī)器人必須運(yùn)行相同的疊加軟件。這個(gè)通用的軟件層也有利于算法，因?yàn)樗惴ìF(xiàn)在是機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化接口，以及機(jī)器人的表示，它的大小和配置是不可知的。畢竟，機(jī)器人仍然可以移動(dòng)和抓取，只是碰巧更大并且有一只不同的手。

最近的技術(shù)進(jìn)步允許學(xué)習(xí)算法（例如所描述的算法）適用于任何品牌的機(jī)器人，因?yàn)樗鼈冞\(yùn)行在一個(gè)通用的底層軟件平臺(tái)上。想想適用于 PC 的 Windows——一種算法可以在多臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并且所有底層軟件都可以正常工作。在這種情況下，這個(gè)通用平臺(tái)讓每個(gè)機(jī)器人在算法眼中看起來都一樣，使得機(jī)器人之間的技能轉(zhuǎn)換變得更加容易。

結(jié)論

能夠自己解決問題的機(jī)器人還有很多東西要向我們學(xué)習(xí)，而監(jiān)督式學(xué)習(xí)是傳授這些知識(shí)的一種方式。然而，為了真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)督學(xué)習(xí)，系統(tǒng)需要可供提供額外知識(shí)的人使用。用戶界面需要類似于人們已經(jīng)相互教學(xué)的方式，并且易于使用，以便向機(jī)器人展示繩索就像向另一個(gè)人展示一樣自然。這就需要配套通用的操作系統(tǒng)。

此外，機(jī)器人硬件的通用軟件平臺(tái)可以使監(jiān)督學(xué)習(xí)更快地抽象到新情況，因?yàn)闄C(jī)器人和工具在算法中看起來是相同的，即使它們可能具有不同的大小和配置。將所有這些放在一起，通過正確的監(jiān)督學(xué)習(xí)架構(gòu)（對(duì)話式、直觀的機(jī)器人編程界面、跨機(jī)器人模型和品牌的通用界面，以及針對(duì)監(jiān)督學(xué)習(xí)輸入和教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化的軟件），機(jī)器人不僅變得更有效，而且能夠處理非常難以編程的任務(wù)，并且使用機(jī)器人的機(jī)器操作員得到充分利用——實(shí)現(xiàn)了以前不可能達(dá)到的生產(chǎn)力水平。

天智航15年來專注于骨科領(lǐng)域，始終以持之以恒的原研精神，將創(chuàng)新意識(shí)融入設(shè)計(jì)、研發(fā)到制造的每一環(huán)節(jié)，致力于為精準(zhǔn)智能骨科醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供更多可能。

天智航作為中國醫(yī)療機(jī)器人開拓者，獲得100余項(xiàng)專利、20余項(xiàng)國家級(jí)和省部級(jí)科研重點(diǎn)項(xiàng)目、是醫(yī)療機(jī)器人國家地方聯(lián)合工程研究中心依托單位，擁有博士后科研工作站, 屬于國家機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化總體組成員單位、同時(shí)是中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)醫(yī)用機(jī)器人分會(huì)副主任委員單位、北京智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長單位以及中關(guān)村醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長單位。