测试的未来：自动化和协作机器人

Vivek Jaykrishnan，数字工程与制造技术高级总监服务、质量工程、自动化和机器人方面的凯捷集团...

随着工业组织寻求全面接受数字化转型和在整个工业价值链中实施数据驱动分析，出现了一大趋势：机器人在设备测试中的应用。

随着制造商竞相数字化以限制 COVID-19 对全球供应链的影响，一些消息来源甚至声称，大流行可能导致机器人采用率加速 75.7%制造业。

制造业的数字化转型依赖于协作机器人（cobots），但将其引入测试是一项专业任务，需要对机器人领域的理解以及验证和确认过程。

为什么要自动化？

制造中的测试过程可以是多方面的，需要同时完成许多动作来生成所需的数据。随着动作数量的增加，任务的复杂性也在增加。这可能会导致在手动进行测试时难以保持测试的速度和准确性。这会对生产力产生连锁反应，并最终影响利润。

采用机器人等技术可以极大地提高产品和系统测试的效率和可靠性。而且，通过自动化某些功能，操作员可以有更多时间来解释和分析结果。

机器人技术的新时代：协作机器人

机器人并非一刀切。有几种类型可以考虑用于商业应用，其功能适用于截然不同的任务。这些大致分为：-

• 服务机器人：协助人类完成各种日常任务的机器人。通常，它们具有明确的范围和专用功能，例如包装、检查或家庭助理。
• 定制机器人：旨在完成特定任务的特定机电一体化设计，例如推/拉系统。
• 工业机器人：速度更快、以性能为导向的专业服务机器人，可用作独立或集群单元，例如生产线。
• 协作机器人（cobots）：小型机器人，能够在协作环境中与人类操作员一起工作。

有多种机器人可供选择，这就提出了一个问题：应该选择哪一种进行设备测试？定制机器人服务的高度专业性意味着它们缺乏测试环境所需的灵活性。同样，工业机器人更适合完成超出人类能力范围的任务。

因此，协作机器人是明智的选择。它们提供了许多优势，使其成为与人类操作员一起工作的理想选择——它们重量轻、体积小且节能。根据定义，它们是协作的，具有构造和操作机制，有资格成为与人类操作员在同一时间和空间内共同工作的安全伙伴。固有的安全特性，例如对其速度和力量的限制或虚拟安全限制，都使它们成为实验室设置的理想选择。相比之下，其他形式的机器人没有这种预防措施，这意味着它们可能对人类操作员和其他设备构成安全威胁。

协作机器人化路线图

协作机器人增强了视觉、声音和传感器功能，可从驱动执行端到端测试，为它们在测试过程中提供广泛的应用：-

• 功能测试：测试设备或模块的基于操作的物理功能
• 性能测试：对设备输入和响应进行一致且严格的测试
• 用户测试：模仿最大可能的用户操作以涵盖被测设备 (DUT) 功能
• 系统测试：在恶劣或危险的环境中进行测试以供最终使用
• 辅助测试：机器人协助人类执行重复性任务，因此人类可以专注于测试进化

协作机器人已经在一些行业中使用。在德国，为 Fraunhofer IPA 工作的科学家们为博世开发了一种移动协作机器人，它可以测试洗碗机等家用电器的耐用性，反复装卸它们直到它们磨损。员工从高度重复的任务中解脱出来，可以依靠标准化和受控的 24 小时运营——反过来，他们可以将自己的资源用于更细致入微的任务。

与此同时，西班牙汽车工业供应商大陆集团一直在使用协作机器人来增强其生产线。 2016 年，该公司引入了众多协作机器人来自动化印刷电路板的制造和处理。这样做将转换时间缩短了 50%，从手动完成的 40 分钟减少到 20 分钟 - 让这段时间可以更好地用于其他地方。

组织在将协作机器人应用到测试流程之前需要考虑几个因素。首先是模型的绝佳选择——需要彻底了解处于测试条件下的设备，以选择测试期间所需的机器人、传感器和末端执行器（机器人手或手指）的类型。

一旦做出选择，员工必须接受适当的培训以了解如何操作协作机器人。在此之后，组织必须试运行该操作——测试时间和验证有效性。如果没有适当的试验或培训，则存在员工安全或生产延误的潜在风险，因为员工无法正确操作设备。同样，如果不实际试用该过程，就无法知道它是否正常工作——没有机会重新评估设计或在需要时重新校准和定制。

完成这些步骤后，才能开始生产部署。然而，这不是一次性的评估——组织应该继续进行可扩展性分析和价值监控，制定升级和维护策略，以防出现任何不可预见的问题。

协作机器人的美好未来

已经发现协作机器人在端到端设备测试中的广泛用途，但随着技术的进步，我们可以预期这些用途将继续扩大。协作机器人协助数字化转型的潜力巨大，尤其是在航空航天、医疗保健、工业自动化以及消费品、零售和分销 (CPRD) 等行业。

通过设计，协作机器人鼓励与人类更紧密地合作，因此它不仅仅是将一些任务从员工手中解放出来，而是考虑如何将员工的时间释放到在工业链中创造更多价值，同时最大限度地提高自动化、可持续性和维护安全的协作测试环境。

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