当机器人走进房间
在机器人发展史的大部分时间里，机器人都被关在围栏后面。汽车工厂里的焊接机械臂在钢制笼子里工作，一旦有人打开门，整条生产线就会停下。这让安全问题变得简单：只要把人和机器人隔开就行。但一旦机器人走出笼子——递给你工具、清扫你的客厅，或协助外科医生——一切都变了。现在，机器人必须与你共处一处空间、读懂你的意图，并赢得你的信任。
研究这个问题的领域叫作人机交互，通常简称 HRI。它探讨当人和机器人近距离协作时，如何沟通、协调并保持安全。请注意，这个领域既关乎机器，也同样关乎人：一个技术上很能干，却令人害怕、困惑或感到冒犯的机器人，无论拧螺栓多么利落，都是失败的机器人。
这里有个有用的概念，叫「意图示意」。当一个人去够门把手时，他的目光、姿态和手臂角度都在预告他将要做什么，旁人因此能让开。机器人天生没有这种可读性。所以 HRI 设计者会刻意加入提示——一盏状态灯、一段放慢的动作、一次转头——好让附近的人能预测机器人的下一步，并感到一切尽在掌握。
远程操控机器人
有时候，最安全、最聪明的做法是让人牢牢掌控全局。遥操作正是如此：一个人在远处操控机器人，于是机器人成了操作者的双手和眼睛，伸向那些他无法或不应亲临之处。飞手让巡检无人机飞越桥梁；外科医生在病人体内操控精密器械；操作员在地震后把机器人开进坍塌的建筑。人提供判断，机器人提供触达能力。
遥操作位于机器人自主性谱系的一端。在这一端，机器人几乎什么都不自己决定；在另一端，它则完全自主行动。许多真实系统处于两者之间：操作者设定目标，机器人补全精细动作——这种平衡被称为「共享自主」，并用不同的自主等级来描述。
好的遥操作还依赖「反馈」——也就是回传给操作者的信息。视频是最直接的通道，但最好的系统会加入更多，比如力反馈：当机器人碰到东西时，控制器会反推你的手，让你真切地感觉到接触。正是这种触觉，让外科医生能打结，或让技师在不压坏的情况下插好一个精密接头。
在你身旁工作的机器人
现在想象一台完全没有笼子的机械臂，就摆在工作台上，紧挨着一名人类工人，两者一起组装产品。这就是协作机器人，几乎总是被称为 cobot。协作机器人从设计之初就力求能被安全触碰、能与人并肩工作，而不是被围栏隔在外面。
它是怎么做到的？传统工业机械臂又重、又快、又硬——对产能极好，但站在旁边却令人胆寒。协作机器人用一部分原始力量换取了温和：圆润的外形、没有夹点、更轻的臂体，以及不断感知自身施力大小的关节。一旦机械臂感到意料之外的推力——比如你的手——它就会停下或退让，而不是硬闯过去。
这个取舍是诚实的：协作机器人通常比关在笼子里的工业机器人更慢、承载更轻。你不会用它来把一扇车门甩到位。但对于人与机器真正分担工作的任务——人做判断，协作机器人做重复性的搬举——它们正在改变那些从来负担不起带围栏机器人工位的小作坊。
保障安全的规则
这一切都不能仅凭善意。与人共处的机器人必须遵守安全标准——那是成文的、可检验的、行业共同认可的规则，定义了什么才算安全，以及如何加以证明。它们把「它不会伤人」这种含糊的承诺，变成工程师必须达到、检查员可以核验的具体数字。
有三层保护反复出现。可以把它们想成一道阶梯，从「轻柔行事」一直到「立即停止」。
- 速度限制。当有人靠近时，机器人放慢速度。更慢的动作让人和机器都有更多时间反应，而慢速碰撞所带的能量远小于高速碰撞。许多协作机器人在独自工作时跑得更快，一旦有人进入它的区域便自动降速。
- 力限制。标准规定了机器人对人体任何部位推压或挤压的力度上限，对脸部等敏感部位有更严格的限值。如果机械臂遇到的阻力超过上限，它必须停下。这正是协作机器人要不断测量自身关节受力的原因。
- 急停。每一台这样的机器人都有一个又大又触手可及的按钮——急停按钮——能立即切断运动。这是刻意保留的最后手段：一旦存疑，任何人都能一掌让机器静止，不需菜单，不需登录。一个可靠、迅速的停止，是其他一切赖以建立的基础。
请注意贯穿这三节的主线。带笼子的机器人靠「隔离」保证安全；遥操作机器人靠「人始终在环」保证安全；协作机器人靠「感知并退让」保证安全。随着机器人越来越靠近人，安全不再是机器周围的一道围栏，而成为织进机器自身如何运动、感知与停止之中的一种属性。