外文翻譯機(jī)械類人類與機(jī)器人的互動(dòng)及未來工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

原文題目：Human-RobotIteractionandFutureIndustrialRobiticsApplications譯文題目： 人類與機(jī)器人的互動(dòng)及未來工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用學(xué)院名稱：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化人類與機(jī)器人的互動(dòng)和未來的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用ClintHeyer摘要一一工業(yè)機(jī)器人能在相對(duì)靜止的環(huán)境下在大量的工作中快速執(zhí)行操作。由于工業(yè)機(jī)器人能反復(fù)，準(zhǔn)確地進(jìn)行操作，因此它用于制造業(yè)中已經(jīng)有悠久的歷史。在石油和天然氣工業(yè)中為了提高安全性和效率，減少對(duì)環(huán)境的影響，工業(yè)機(jī)器人的使用是必不可少的。人類工作在困難或危險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行工作時(shí)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制啟用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行維護(hù)，檢查和維修?，F(xiàn)今的機(jī)器人應(yīng)用于這種新的領(lǐng)域中還存在一些困難，因?yàn)樗麄儧]有很好地適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境能力，不能充分與人類的互動(dòng)，不能以簡(jiǎn)單的計(jì)劃為最終用戶。此外，開采石油和天然氣為機(jī)器人提供一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工作環(huán)境，使其接觸到變量和極端天氣與需要一起爆炸碳?xì)浠衔锏陌踩褂?。根?jù)機(jī)器人說明，信任和問責(zé)制的問題以及它們?nèi)绾芜m應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)脫穎而出。如果機(jī)器人有太少的自主權(quán)，人工操作會(huì)浪費(fèi)時(shí)間參加機(jī)器人，而不是參加他們的工作任務(wù)。如果機(jī)器人是高度自治，植物活動(dòng)的情境意識(shí)將會(huì)減少。達(dá)成一種平衡，需要找到一個(gè)適合任務(wù)的自主化水平，自動(dòng)化的實(shí)際能力，并需要人工操作，以建設(shè)性的方式積極參與。這些問題，還涉及到什么樣的形式接口遠(yuǎn)程或合署辦公的機(jī)器人控制，信息和活動(dòng)，以及如何進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)商代表。本文的貢獻(xiàn)是一個(gè)有關(guān)人類與機(jī)器人為未來的工業(yè)機(jī)器人的互動(dòng)，尤其是石油和天然氣行業(yè)的問題進(jìn)行討論。一、引言工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)已成立三十多年，如堆疊任務(wù)，鑄造，繪畫，整理，焊接，組件的焊接等。這種使用環(huán)境，突出了工業(yè)機(jī)器人的核心價(jià)值主張：連續(xù)，準(zhǔn)確地執(zhí)行人類難以在工作環(huán)境和規(guī)模的任務(wù)。在工廠投產(chǎn)中或當(dāng)行正在重新負(fù)責(zé)時(shí)，專業(yè)工程師計(jì)劃投入即將到來的工作的機(jī)器人。調(diào)試可能需要長(zhǎng)達(dá)兩年，并需要長(zhǎng)達(dá)一年的仔細(xì)調(diào)整之后開始生產(chǎn)。制度變遷是昂貴的，因?yàn)樗麄兘?jīng)常需要中斷生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。機(jī)器人系統(tǒng)集成與其他工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，使剛剛在準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)和支持經(jīng)濟(jì)上可行的定制制造的新水平。一旦編程，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的自

動(dòng)化平臺(tái)生產(chǎn)線，可以創(chuàng)造需求決定了不同的模式和變種之間切換。從歷史上看，機(jī)器人的設(shè)計(jì)和編程事為了相對(duì)靜止的環(huán)境。任何機(jī)器人的配置中不明的基本上是無(wú)形的，如關(guān)節(jié)力矩最小的反饋，指導(dǎo)。在大多數(shù)情況下，這些原始的感官能力，必須在運(yùn)行機(jī)器人“工作單元”，以脫離人為和其他十?dāng)_。一旦編程完成，這是預(yù)期的工作環(huán)境和文物的機(jī)器人仍然很窄的范圍內(nèi)方差進(jìn)行交互。因此，機(jī)器人被隔離在身體以及感官的感覺，在自動(dòng)化的工廠機(jī)器的數(shù)量略有不同。強(qiáng)大的工業(yè)機(jī)器人和人類一起工作在合作方式下的工作環(huán)境有多方面的困難。機(jī)器人的工作區(qū)域以外的人的安全領(lǐng)域需要?jiǎng)澏?，通常是用物理或基于傳感器的壁壘增?qiáng)。進(jìn)行交互或控制機(jī)器人的手段是典型的匱乏，如按下一個(gè)按鈕，激活一個(gè)任務(wù)，或完全不存在與機(jī)器人根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)。如果人們需要在接近或正在運(yùn)行的機(jī)器人的工作區(qū)域內(nèi)工作，它需要運(yùn)行速度緩慢，使其損傷的風(fēng)險(xiǎn)降低。由于這些限制，合作的工作往往是通過轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，采取協(xié)議的限制。例如，人類將執(zhí)行一些工作，另一方面機(jī)器人執(zhí)行一些工作等。在這個(gè)描繪，我們看到了人與機(jī)器人之間，在各自的自然和獨(dú)特的功能是充分利用豐富的協(xié)同。由于上述缺點(diǎn)，在模具的限制中，而作為一個(gè)通用的工廠自動(dòng)化援助機(jī)器人的潛力尚未完全實(shí)現(xiàn)：它不能在動(dòng)態(tài)的世界很差其工作區(qū)以外被重新負(fù)責(zé)和嚙合。反過來，這種限制它們用于環(huán)境的機(jī)器人部署和工作。現(xiàn)今機(jī)器人的成本效益比排除了中小型企業(yè)的廣泛使用，即使機(jī)器人本身的單價(jià)是不高昂的?，F(xiàn)在，已發(fā)現(xiàn)了市售的機(jī)器人系統(tǒng)的精度，速度，可重復(fù)性和靈巧的可接受的水平，額外的重點(diǎn)一直放在人類與機(jī)器人的互動(dòng)，例如，通過簡(jiǎn)化編⑴和減少碰撞的損害⑵。和電腦前景一樣，在機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)展中--已啟用全新的應(yīng)用，以前只有人類能夠做出這樣的取放⑶和質(zhì)量控制⑷。更重要的是，這些技術(shù)支持更大程度的適應(yīng)性自動(dòng)化。這些方法往往是基于什么布魯克斯⑸“符號(hào)系統(tǒng)假說”：世界之窗的實(shí)體可以作為符號(hào)和行動(dòng)為藍(lán)本作為世界本身的代表符號(hào)。例如，工業(yè)機(jī)器人被配置為具有意義的世界坐標(biāo)和工具的特點(diǎn)。在一個(gè)工作單元，保持在一個(gè)固定的位置，只有新定位關(guān)節(jié)機(jī)器人，這種做法效果很好，和現(xiàn)代的機(jī)器人能夠執(zhí)行高度精確的定位，具有高度的重復(fù)性。困難出現(xiàn)然而，個(gè)人機(jī)器人之間的象征世界交涉的翻譯是必需的，例如，機(jī)器人X將時(shí)尚動(dòng)感的事物傳輸給機(jī)器人Y。布魯克斯不是提出了一個(gè)定位方法，而是基于“物理接地假說”：應(yīng)采取的行動(dòng)應(yīng)當(dāng)直接感知世界⑸。一般來說，這樣的哲學(xué)拒絕先驗(yàn)建模的依賴，畢竟是一個(gè)“世界是自己的最佳模式。它始終是最新的。它總是包含有已知的每一個(gè)細(xì)節(jié)。在某種意義

上說，訣竅是適當(dāng)和不足的”[5。這些工業(yè)機(jī)器人的核心挑戰(zhàn)是超出了在相對(duì)靜態(tài)的他們環(huán)境下的共同部署，應(yīng)用程序與預(yù)編程。機(jī)器人是一個(gè)廣闊的領(lǐng)域，而不是所有的機(jī)器人-也不是工業(yè)機(jī)器人-擁有相同的特征如我所描述的。例如，用于移動(dòng)傳輸機(jī)器人在工廠穿梭材料，設(shè)計(jì)功能在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的現(xiàn)代版本能夠防止碰撞和在某些情況下，積極主動(dòng)地繞過障礙物的路線。近年來引進(jìn)了物美價(jià)廉的消費(fèi)服務(wù)和娛樂機(jī)器人，如iRobot公司的Roomba和UgobePleo的。他們是物理接地理念設(shè)計(jì)，他們能夠在動(dòng)態(tài)，雜亂無(wú)章的環(huán)境下成功交談。下一節(jié)介紹了在石油和天然氣行業(yè)的未來機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，本文其余部分探討的是人類與機(jī)器人的互動(dòng)關(guān)系和迄今為止它的發(fā)展背景。二、在石油和天然氣領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人石油和天然氣行業(yè)通常在物理操縱自動(dòng)化程度較高，比如自動(dòng)閥和邏輯操作，控制和管理過程。在陸上工廠，運(yùn)營(yíng)商監(jiān)測(cè)和運(yùn)行過程（從他們的中央控制室與自動(dòng)化系統(tǒng)），常位于離工廠幾公里。外地經(jīng)營(yíng)者必須執(zhí)行檢查和維護(hù)設(shè)備，需要大型團(tuán)隊(duì)進(jìn)行維修和升級(jí)。在許多石油和天然氣產(chǎn)區(qū)，工人暴露在極端氣候（圖1），有時(shí)需要額外的繁瑣的防護(hù)裝備，因?yàn)樗牧蚧瘹渌礁?。圖一、一個(gè)典型的天然氣提煉廠可以覆蓋大面積在室外和室內(nèi)環(huán)境的混合物海上鉆井平臺(tái)有進(jìn)一步的后勤問題。人們?cè)阢@井平臺(tái)工作是非常昂貴的，因?yàn)樗鼈儽仨氃诰o急情況下被安置和保護(hù)，必須盡可能地迅速疏散人員。隨著石油和天然氣的勘探推到更冷酷無(wú)情，地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些困難的障礙變得嚴(yán)重財(cái)務(wù)可行性的安裝。隨著石油天然氣勘探推到荒涼和偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些困難對(duì)于財(cái)務(wù)是嚴(yán)重的障礙。很明顯，如果機(jī)器人可以在危險(xiǎn)和惡劣的環(huán)境執(zhí)行普通場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者的

任務(wù)是很有好處的。在短期內(nèi)，機(jī)器人可以安裝在現(xiàn)有的設(shè)施，而不需要系統(tǒng)的變化或廣泛的改造。這些可以執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的已被確定為高風(fēng)險(xiǎn)或高成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，石油和天然氣公司計(jì)劃完全無(wú)人設(shè)施，從設(shè)計(jì)開始一直使用機(jī)器人。機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于石油和天然氣行業(yè)，例如無(wú)人水下機(jī)器人通常是用于直觀地檢查海底結(jié)構(gòu)，如海底井口。使用環(huán)境提出了明確的挑戰(zhàn)在設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)是否在惡劣環(huán)境下能夠安全和有效的爆炸。一般情況下機(jī)器人在石油和天然氣工業(yè)中呈現(xiàn)的事其本身。第一，遠(yuǎn)程檢測(cè)，關(guān)注的是使用移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行檢查的設(shè)備，例如尋找故障，可能并不明顯的其他儀器，或執(zhí)行取樣。而非安裝永久需要的昂貴的儀器，機(jī)器人可以移動(dòng)至有需要的地方。另一種情形，遙操作，關(guān)注的是使用移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行維修，操作和維修。這兩種情況下可能發(fā)生的一人操作的任何自動(dòng)或手動(dòng)控制。機(jī)器人的通用性和流動(dòng)性提供了更好的機(jī)會(huì)來解決特定的，意想不到的設(shè)施生產(chǎn)需求。三、與機(jī)器人的合作信任與責(zé)任是考慮合作的重要因素。目前的自動(dòng)化設(shè)備如閥門傳感器是確定結(jié)果，要求的行動(dòng)和幾個(gè)可能被安裝以便提高可靠性。如果一個(gè)控制室操作任務(wù)的機(jī)器人與一個(gè)特定的清洗閥，如何操作保證任務(wù)完成？一個(gè)設(shè)備有檢查機(jī)器人的工作通過一個(gè)攝像機(jī)，或機(jī)器人能夠可靠地判斷這本身嗎？在于確保工作進(jìn)行并完成安全和正確的責(zé)任負(fù)責(zé)？雖然人們接受了與首選地遙操作機(jī)器人一起工作而不是獨(dú)立的一個(gè)人或只是機(jī)器，但還是突出了缺乏自治的缺點(diǎn)。物理形態(tài)和行為的機(jī)器人是很重要的，它是如何感知并應(yīng)適當(dāng)?shù)赝瓿扇蝿?wù)""非人的形式可以視為具有更好的個(gè)性和比人更友善，可能是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為更像機(jī)器而不是獨(dú)立的演員西。工作時(shí)與非人形機(jī)器人合作能夠有更少的人力，并采取更多的措施以確保任務(wù)完成3。在石油和天然氣行業(yè)，特別是短期使用的機(jī)器人在現(xiàn)有設(shè)施，對(duì)于人類和機(jī)器人的理想的關(guān)系，它仍然是一個(gè)開放的問題。經(jīng)營(yíng)自主進(jìn)行定期維護(hù)，機(jī)器人可以視為另一種元素的緊密集成工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。機(jī)器人還可以用來在一個(gè)更直接的合作方式，例如幫助人們搬運(yùn)材料，重的物體，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試和其他一般的任務(wù)。在這種情況下，機(jī)器人是能減輕負(fù)擔(dān)的體力勞動(dòng)，提高能力，如電鉆，或發(fā)揮作用協(xié)作同事另一種工具嗎？每種方法都有很大的不同需求方面的交互設(shè)計(jì)。已經(jīng)調(diào)查了工業(yè)機(jī)器人通過顯微手術(shù)，它有可能比人類的手更好，更加順利和控制運(yùn)動(dòng)。人類的外科醫(yī)生可以使用代理工具，該機(jī)器人系統(tǒng)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，感官和翻譯進(jìn)行實(shí)際接觸病人[11]。在機(jī)器人工具方法中，自主性低，它能以自然的方式與人類來完成工作，。作為一個(gè)合作的伙伴，有更高的期望的自主權(quán)，為機(jī)器人提供積極的協(xié)助和幫助。四、自治與角色如果機(jī)器人代替現(xiàn)場(chǎng)操作人員，或包含一些外地經(jīng)營(yíng)者的任務(wù)，機(jī)器人的控制室操作員，領(lǐng)班和該組織的其他部分是什么關(guān)系？如今，控制室操作員往往會(huì)要求現(xiàn)場(chǎng)訪問某個(gè)特定的儀器或機(jī)器的領(lǐng)域，例如調(diào)查一個(gè)問題或澄清一個(gè)儀表讀數(shù)。經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域的推銷，找到該項(xiàng)目，并通過無(wú)線電報(bào)告。在未來無(wú)人的情況下，以前一個(gè)“場(chǎng)”的運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)收到指令，但這一次使用機(jī)器人遠(yuǎn)程走動(dòng)的設(shè)備和采取的讀數(shù)。如今能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)營(yíng)者會(huì)分析和報(bào)告然后返回到控制室操作員。在這種情況下，控制室操作員是比較不了解的機(jī)器人系統(tǒng)和以前一樣，這就奠定了判斷和專業(yè)的經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域和有一些變化的信任和工作流程和實(shí)踐的微小變化。另一種選擇是，控制室操作員自己命令機(jī)器人研究的問題，并接收返回完成一個(gè)自動(dòng)分析。這意味著不同的作用，控制室操作員，他現(xiàn)在還必須指揮或控制一個(gè)機(jī)器人以及執(zhí)行分析的計(jì)算機(jī)生成分析。初步研究石油和天然氣的工作描述一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，可能會(huì)嚴(yán)重妨礙可行性等自動(dòng)化［⑵?；氐叫湃魏拓?zé)任的問題，如果控制室操作員不能取決于機(jī)器人執(zhí)行檢查任務(wù)的可靠和準(zhǔn)確，這將需要較低層次的自動(dòng)化?，F(xiàn)在，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的操作人員進(jìn)行日常巡查工廠，他們監(jiān)視特定問題（如蠟積累）也是問題但并他們不知道他們?cè)谘膊槭裁?。在許多重復(fù)檢查過程中，運(yùn)營(yíng)商獲得的是什么是期望的，什么不是，和使用這種意識(shí)在工作場(chǎng)所展開廣泛的活動(dòng)。這有可能用相當(dāng)先進(jìn)的模式識(shí)別技術(shù)可以辨別所有人類運(yùn)營(yíng)商普遍使用的線索。在風(fēng)險(xiǎn)中，然而，是豐富的“知道”廠的感知。根據(jù)安德斯里和卡伯的認(rèn)證，當(dāng)人類出循環(huán)時(shí)恢復(fù)錯(cuò)誤或缺點(diǎn)在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較多問題［13］。一種自適應(yīng)，變量的，自動(dòng)化的方法已被建議作為一種交易方式一權(quán)衡各種利益和成本的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，重要的是再機(jī)器人系統(tǒng)把人作為積極地參與者To一個(gè)完全手動(dòng)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確控制，不過是勞動(dòng)密集和不可導(dǎo)致有效利用機(jī)器人資產(chǎn)。更復(fù)雜的接口和自動(dòng)援助，可以進(jìn)一步提高效率。一個(gè)完全自動(dòng)化的系統(tǒng)能更好地利用機(jī)器人，但是限制在高層次的規(guī)劃和執(zhí)行任務(wù)可能需要頻繁的人為干預(yù)。人類指導(dǎo)機(jī)器人的任務(wù)和目標(biāo)，使其中的一些缺點(diǎn)加以解決［15項(xiàng)］，和幫助人們解決低層次的問題如關(guān)節(jié)方向?？山邮艿淖詣?dòng)化水平也必須克服的問題是通信延遲I】和［18］多機(jī)器人控制?？刂茩C(jī)器人也造成的關(guān)鍵問題。在一對(duì)一的比例中人類運(yùn)營(yíng)商操縱機(jī)器人，它們之間得重點(diǎn)轉(zhuǎn)移是必要的或是他們成功的團(tuán)隊(duì)嗎？人類運(yùn)營(yíng)商會(huì)通過機(jī)器人資源一起合作嗎？石油和天然氣行業(yè)，像其他的工作場(chǎng)所應(yīng)用，有一個(gè)大致的層次結(jié)構(gòu)。例如，工藝工程師一般與控制室操作員相互聯(lián)系，那些控制室操作員大多以經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域，與維修人員和工藝設(shè)備相關(guān)。信息和狀態(tài)的各種組織之間的水平，往往通過調(diào)解信息文物工作證等。在什么水平是一個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人小組？在機(jī)器人資源分享中，該行業(yè)已經(jīng)通過管理的分布式控制系統(tǒng)有現(xiàn)有的規(guī)范和技術(shù)以獲得和釋放獨(dú)家控制遠(yuǎn)程設(shè)備。目前，工人不用被實(shí)時(shí)跟蹤，無(wú)線通信提供足夠的信號(hào)以確定每個(gè)人所處的位置。移動(dòng)機(jī)器人將不會(huì)參加這個(gè)無(wú)線通信，因此還需要研究如何認(rèn)識(shí)自己的位置和活動(dòng)可以有效地分散在整個(gè)班組。五、陳述機(jī)器人資源如何代表用戶將在很大程度上取決于用戶自主經(jīng)營(yíng)的程度。對(duì)于手動(dòng)控制靠近用戶自主權(quán)，在控制下更加重視和考慮機(jī)器人。有一種讓用戶看不到的可能性“摘要”的機(jī)器人系統(tǒng)。除非在所有可能發(fā)生的一種物理機(jī)器人操作的變化的世界自治系統(tǒng)是非常先進(jìn)的管理，這種做法有其局限性。在出現(xiàn)一些錯(cuò)的時(shí)候躲藏機(jī)器人就是唯一可見的：例如碰撞或“扣押”引起的焊接不良和路徑規(guī)劃。這不僅減少了對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)（如何發(fā)生的問題），但也限制了人力運(yùn)營(yíng)商能夠運(yùn)用他們的經(jīng)驗(yàn)和技巧的能力在避免問題發(fā)生之前。早期的遙操作接口使用多個(gè)二維視圖，每個(gè)都有不同的表現(xiàn)，例如一個(gè)顯示前線攝像頭的視頻，一個(gè)顯示視頻從后方攝像頭，另一個(gè)顯示讀數(shù)儀等。多個(gè)攝像頭顯示對(duì)態(tài)勢(shì)感知是有益的，特別的如果視頻包括一些接地，地標(biāo)等功能［⑼。二維的顯示是特別有用的精確的空間導(dǎo)航和推算，如判斷的相對(duì)定位，三維視圖在三維空間和感受三維地層的導(dǎo)航很有用處［20］。有大量用戶的意見感知一個(gè)狀態(tài)［21,22］，當(dāng)問題變得更加困難時(shí)，控制多個(gè)機(jī)器人。計(jì)算合并的意見結(jié)合視頻，一個(gè)代表性的機(jī)器人，狀態(tài)信息和三維幾何顯示在一個(gè)單一的視為一種有效的選擇減少認(rèn)知負(fù)荷，但仍保持利益的不同表示方法⑵］。在稀疏或沒有感應(yīng)的環(huán)境下，有一個(gè)更大的依賴于機(jī)器人的能力以提供態(tài)勢(shì)感知的遠(yuǎn)程操作。狹窄領(lǐng)域的觀點(diǎn)提供了傳統(tǒng)的做法已被定性為“鎖孔”效應(yīng)5容易錯(cuò)過事件和障礙以外的這一領(lǐng)域。六、相互作用除了已經(jīng)討論了的屏幕上的遙操作接口，還有其他的輸入方式，可以提供簡(jiǎn)單的或更自然的互動(dòng)與合作或遙遠(yuǎn)的機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人語(yǔ)音已審查［26］，但就其有效性仍然存在懸而未決的問題頃］。多模態(tài)接口可以被用來利用每個(gè)組合方式各自的特點(diǎn)⑵，29］。豐富的互動(dòng)將使機(jī)器人控制流動(dòng)性和減少繁瑣的手工操作。這取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有可能是不同的階段與互動(dòng)的機(jī)器人，例如編程或教學(xué)階段，和一個(gè)執(zhí)行階段，以前的程序開展行動(dòng)，或執(zhí)行的用戶直接操縱。利用一個(gè)機(jī)器人的多用性，它應(yīng)該有可能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的程序來執(zhí)行任務(wù)，在特設(shè)的基礎(chǔ)上，然后可以定期或根據(jù)需要不斷重復(fù)。例如，偶爾天然氣泄漏可能發(fā)生在一個(gè)出口的壓縮機(jī)，使操作者可以計(jì)劃?rùn)C(jī)器人用氣體探測(cè)器定期地檢查壓縮機(jī)室。經(jīng)過一段時(shí)間的機(jī)器人執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)，一個(gè)圖像可以用來確定泄漏的位置。在另一案例中，也許一個(gè)故障已被發(fā)現(xiàn)在幾個(gè)儀器外殼，所以維修主管要做一次所有外殼的檢查。一場(chǎng)算符可以計(jì)劃?rùn)C(jī)器人識(shí)別儀器外殼來找故障。因?yàn)椴皇撬行枰臋C(jī)器人將被稱為先驗(yàn)，手工直接操作費(fèi)時(shí)，最終用戶可編程性將是一個(gè)有用的和具有挑戰(zhàn)性的議程和交互設(shè)計(jì)研究。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子方法最終用戶編程的機(jī)器人“示教編程”，其中一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)觀察和重復(fù)人類活動(dòng)［3。］。手勢(shì)是一種人們自然地使用社會(huì)溝通體現(xiàn)形式的互動(dòng)。手勢(shì)被用來檢測(cè)，通過增強(qiáng)手套或計(jì)算機(jī)視覺，遠(yuǎn)程控制和合作機(jī)器人［31,32,33］。而不是行使直接控制，這表示手勢(shì)對(duì)高級(jí)指揮機(jī)器人活動(dòng)特別有用［31］。一個(gè)例子是手勢(shì)交互系統(tǒng)，允許人們用他們的手指，點(diǎn)一下他們想拿起一個(gè)對(duì)象，然后指出它們的位置"?；?dòng)與同位機(jī)器人，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是它允許人們表達(dá)的意圖與參考的實(shí)際環(huán)境，而不是一個(gè)象征。當(dāng)控制機(jī)器人時(shí)，它會(huì)因?yàn)橛脩魧?duì)他們的要求沒有明確而不會(huì)完成。例如，當(dāng)操縱工業(yè)機(jī)器人時(shí)，關(guān)節(jié)不能轉(zhuǎn)動(dòng)任何進(jìn)一步的，或是防止運(yùn)動(dòng)奇異性不會(huì)明顯顯示。同樣的遙控機(jī)器人，從屏幕上的代表性障礙，和駕駛?cè)魏谓咏鼤?huì)導(dǎo)致碰撞也可能不會(huì)明顯顯示。各種形式的告警可以用來通知用戶的這些條件，包括觸覺。觸覺反饋可以提供物理力反饋給用戶，例如通過振動(dòng)，或物理限制運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，這兩者都是有用的％36、37］。七、結(jié)論從石油和天然氣行業(yè)的趨勢(shì)表明：一個(gè)不斷增長(zhǎng)的世界必須增強(qiáng)機(jī)器人自動(dòng)化。機(jī)器人自動(dòng)化的增強(qiáng)可以在現(xiàn)有設(shè)施上為人類服務(wù)，以便于在困難環(huán)境代替進(jìn)行操作，從而改善工人的安全和效率。當(dāng)今，工業(yè)機(jī)器人已有一個(gè)歷史悠久的記錄可在制造業(yè)中提供可靠，準(zhǔn)確，高效率的服務(wù)。這些特點(diǎn)也將顯現(xiàn)并收益于石油和天然氣行業(yè)，以及它對(duì)自動(dòng)化的需求。在本文中，討論了幾個(gè)有關(guān)工業(yè)機(jī)器人傳統(tǒng)方法的問題。主要是貧困的人機(jī)互動(dòng)方式。共設(shè)機(jī)器人依賴于建模的環(huán)境和限制特設(shè)的任務(wù)再分配功能。工業(yè)機(jī)器人若應(yīng)用于石油和天然氣工業(yè)中須考慮到一些懸而未決的問題及事項(xiàng)的存在。目前，石油和氣體的物理環(huán)境是暴露的變量，經(jīng)常面對(duì)嚴(yán)重的氣候，以及有毒易爆物品。雖然新的發(fā)展計(jì)劃正對(duì)機(jī)器人部署，特別考慮機(jī)器人走動(dòng)的過程及對(duì)其進(jìn)行交互，但是機(jī)器人也在已經(jīng)大量投資的基礎(chǔ)設(shè)施中收益。工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用領(lǐng)域可分為兩類：遠(yuǎn)程檢查和遙操作。遠(yuǎn)程檢查允許遠(yuǎn)程操作可以進(jìn)行檢查和抽樣，而遙操作允許維護(hù)和修理進(jìn)行了機(jī)器人的援助。兩者一起可在操作危險(xiǎn)的地方為人類工作。這些活動(dòng)的自動(dòng)化程度取決于任務(wù)，但通過自動(dòng)化的現(xiàn)實(shí)功能緩和。太少的自主權(quán)將會(huì)減少在于任務(wù)的重點(diǎn)。太多的自主權(quán)，人類將失去事態(tài)感知能力。機(jī)器人如何適合到現(xiàn)有的組織結(jié)構(gòu)，以及如何問責(zé)該組織，在安全可靠運(yùn)行方面還有待確定。如今，與機(jī)器人的相互作用，用更豐富，更流暢的方式進(jìn)行成為一種可能，例如通過充分利用替代方式。多維信息綜合顯示，可用于輔助操縱和指揮機(jī)器人以及支持遠(yuǎn)程態(tài)勢(shì)感知。由于這是一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，其中許多問題目前無(wú)法圓滿解決，雖然結(jié)果從機(jī)器人的應(yīng)用空間，軍事搜索和救援情境是進(jìn)口。參考文獻(xiàn)J.Tatsuno,S.Matsuyama,Y.Kokibo,K.Kawabata,andH.Kobayashi,"Humanfriendlyteachingforindustrialrobots,"inWorkshoponRobotandHumanCommunicatipn1996,pp.549-550.S.Haddadin,A.Albu-Schaffer,A.DeLuca,andG.Hirzinger,"CollisionDetectionandReaction:AContributiontoSafePhysicalHuman-RobotInteraction,"inProc.ofIntelligentRobotsandSystems(IROS'08),Nice,France,2008,pp.3356-3363.MRygol,S.Pollard,andC.Brown,"Multiprocessor3Dvisionsystemforpickandplace,"ImageandVisionComputingvol.9,no.1,pp.3338,1991.D.Vernon,MachineVision:AutomatedVisualInspectionandRobotVision.EnglewoodCliffs,NJ,USA:PrenticeHall,1991.R.A.Brooks,"ElephantsDon'tPlayChess,"RoboticsandAutonomousSystem,vol.6,pp.3-15,1990.A.Weiss,D.Wurhofer,M.Lankes,andM.Tscheligi,"Autonomousvs.Tele-operated:Howpeopleperceivehuman-robotcollaborationwithHRP-2,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'09)2009,pp.257-258.J.Goetz,S.Kielser,andA.Powers,"Matchingrobotappearanceandbehaviortotaskstoimprovehuman-robotcooperation,"inProc.ofWorkshoponRobotandHumanInteractiveCommunication(RO-MAN2003),2003.V.Groom,L.Takayama,P.Ochi,andC.Nass,"Iammyrobot:theimpactofrobot-buildingandrobotformonoperators,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'09)2009,pp.31-36.P.J.Hinds,T.L.Roberts,andH.Jones,"Whosejobisitanyway?astudyofhuman-robotinteractioninacollaborativetask,"HumanComputerInteractionvol.19,no.1,pp.151-181,2004.S.Charlesetal.,"Dexterity-enhancedtelerobiticmicrosurgery,"inProc.ofInt'lConf.onAdvancedRobotics(ICAR'97)1997,pp.5-10.R.Kumar,G.D.Hager,A.Barnes,P.Jensen,andR.H.Taylor,"AnAugmentationSystemforFineManipulation,"inConf.onMedicalImageComputingandComputer-AssistedIntervention(MICCAI2000),2000,pp.956-965.C.Heyer,"High-OctaneWork:Theoilandgasworkplace,"inProc.ofEuropeanComputer-SupportedCooperativeWork(ECSCW'092009,pp.363-383.M.R.EndersleyandD.B.Kaber,"LevelsofAutomation:Effectsonperformance,situationawarenessandworkloadinadynamiccontroltask,"Ergonomicsvol.42,no.3,pp.462-492,1999.M.A.Goodrich,T.W.McLain,J.D.Anderson,J.Sun,andJ.W.Crandall,ManagingAutonomyinRobotTeams:ObservationsfromFourExperiments,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'07)2007,pp.25-32.D.J.Bruemmeretal.,"SharedUnderstandingforCollaborativeControl,"Trans.onSystems,ManandCyberneticsvol.35,no.4,pp.494-504,July2005.D.A.Few,D.J.Bruemmer,andM.C.Walton,"DynamicLeadershipforHuman-RobotTeams,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'06),2006,pp.333-334.J.P.Luck,P.L.McDermott,L.Allender,andD.C.Russell,"AnInvestigationofRealWorldControlofRoboticAssetsUnderCommunicationLatency,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'06),2006,pp.202-209.J.WangandM.Lewis,"HumanControlforCooperatingRobotTeams,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'07)2007,pp.916.B.Keyes,R.Casey,H.AYanco,B.A.Maxwell,andY.Georgiev,"Cameraplacementandmulti-camerafusionforremoterobotoperation,"inProc.ofWorkshoponSafety,SecurityandRescueRobotics,Gaithersburg,MD,USA,2006.C.M.HumphreyandJ.A.Adams,"Compassvisualizationsforhuman-roboticinteraction,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HRI'08),2008,pp.49-56.B.P.DeJong,E.Colgate,andM.Peshkin,"ImprovingTeleoperation:ReducingMentalRotationsandTranslations,"inProc.ofRoboticsandAutomation,2004,pp.3708-3714.H.A.YancoandJ.L.Drury,"WhereAmI?AcquringSituationalAwarenessUsingaRemoteRobotPlatform,"inProc.ofSystems,Man,andCybernetics2004,pp.2835-2840.C.W.Nielsen,M.A.Goodrich,andR.W.Ricks,"EcologicalInterfacesforImprovingMobileRobotTeleoperation,"Trans.onRobotics,vol.23,no.5,pp.927-941,October2007.F.Ferland,F.Pomerleau,C.LeDinh,andF.Michaud,"Egocentricandexocentricteleoperationinterfaceusingreal-time,3Dvideoprojection,"inProc.ofHuman-RobotInteraction(HR'09)2009,pp.37-44.M.VoshellandD.Woods,"BreakingtheKeyholeinHuman-RobotCoordination:MethodandEvaluation,"inProc.oftheHumanFactorsandErgonomicsSociety49thAnnualMeetipg2005,pp.442-446.S.Lauria,G.Bugmann,T.Kyriacou,andEKlein,"MobileRobotProgrammingUsingNaturalLanguage,"RoboticsandAutonomousSystems,vol.38,no.3-4,pp.171-181,2002.S.Thrun,"Towardaframeworkforhuman-robotinteraction,"HumanComputerInteractionvol.19,no.1,pp.9-24,June2004.R.Stiefelhagenetal.,"Naturalhuman-robotinteractionusingspeech,headposeandgestures,"inProc.ofIntelligentRobotsandSystems(IROS'04),2004.D.Perzanowski,A.C.Schultz,W.Adams,E.Marsh,andM.Bugajska,BuildingaMultimodalHuman-RobotInterface,IntelligentSystem,vol.16,no.1,pp.16-21,January2001.M.Ehrenmann,O.Rogalla,R.Zlnner,andR.Dillmann,"TeachingServiceRobotsComplexTasks:ProgrammingByDemonstrationForWorkshopAndHouseholdEnvironments,"inFieldandServiceRobots(FSR),2001,pp.397-402.S.Iba,M.Vandeweghe,C.Paredis,andP.K.Kholsa,"AnArchitectureforGesture-BasedControlofMobilerobots,"inProc.ofIntelligentRobotsandSystems(IROS'99)1999,pp.851-857.S.Waldherr,R.Romer,andS.Thrun,"AGestureBasedInterfaceforHuman-Rob