通过常规沟通的方式如语言、手势和姿态，来实现对机器人的编程。机器人程序不仅能通过在三维空间的示范进行简单快速定义，也可通过移动模拟实现。平板电脑（Tablet-PC）和智能Apps也支持用户直观实现对机器人的编程。

除了成本和时间方面的限制，也有人口结构变化和技术人员缺乏的原因，很多西方工业国家都面临着生产系统的规划设计、程序化以及维护方面的挑战。通过智能化辅助系统持续且有效地手动进行机器人编程成为了应对挑战的新途径。

在工业机器人技术中，手动在线编程在很多情况下被看成是工业领域运用机器人技术的瓶颈。由于编程时间长，在中小型企业当中，对于是否投资工业机器人仍有保留。新近公布的欧盟委员会进行的一项研究也证明了这一点。该研究还证实了人机交互是一项具有高潜力的应用技术，并促进机器人编程的发展。在此项研究方面，应研发出能够与技术设备进行最佳信息交换的机器人编程技术。

常规的信息交换简单便捷且灵活

利用常规信息交换方法可组成符合中小型企业使用需求的有效且人性化的人机交互模式。常规的人机交互成功案例通常绝大部分是通过语言（听觉）和手势（视觉）来实现。常规信息交换方法的使用除了能够提高技术系统的认可度，还能够缩短人们掌握人机交互渠道并缩短其通用性技术操作时间。对于常规的人机交互而言，典型的特点是多模块化，也就是说同时性或是一个接一个地使用较多信息交换渠道。

多模块控制系统使用典型的手指、手、触摸手势以及语言。视觉化地使用是人机交互应用的进一步形式：除了传统的显示技术外，使用增强现实信息的使用来实现摄像机图像信息的视觉化呈现方法（图1）。

柏林工业大学工业自动化技术专业的“空间工业机器人编成”项目的目的是研发人机交互（MMI）视觉方法（手势）来支持手动在线对工业机器人进行编成。生成一个功能强大的程序系统，不同程序层面以及不同步骤（定义、评估和操作控制）的编址（图2）。在该项目中，除了定义手势和研究以手势操作控制程序外，还使用增强现实信息的使用来实现机器人程序的动态评估。

手持终端如智能手机和平板电脑组成了编程的核心装置。图3所示为以手势动作操作控制方法在一个平板电脑上实现人机交互。这种形式的3D机器人编程被称为空间工业机器人编程。编程系统的模块化结构确保了换算系统电路的灵活性。这样，不同的应用领域可开发切合实际的技术方案。通过低成本传感器和通过利用各个统一界面来确保通用的图像单元（KMU）的适用性以及广泛的可使用性。

利用运动跟踪可通过人在空间的自然动作简便地定义工业机器人的程序。例如用手来指这样的常规动作。但相反的，对于标准程序化方法，如示教（Teach-in）编程方法，可定义很多人的手势、投影或在最短时间的全部任务。当然，实际工业机器人耗时多的动作排除在外。

手势的3D数据无线传递到移动终端的App中，进行分析处理并为了生成程序而进行进一步的加工。若干技术资料的作者都已经在其撰写的资料中介绍了各种关于通过手势定义工业机器人编程的方法。

图3  在平板电脑上的增强现实信息的使用里演示和模拟对于机器人程序的姿态定义

增强现实（Augmented Reality）：在真实的环境中模拟

为了补充定义单个姿势及轨迹，使用者可在一个较高的程序层面借助于演示全部任务来定义一个工业机器人程序。在此，人的工作步骤通过动态跟踪（Motion-Tracking）自动识别，然后落实在一个机器人程序里。这种针对工作任务的工业机器人编成不要求人们具备专业知识，所以操作人员可简便地实现针对工作任务的工业机器人编程。既可使用外部的3D相机系统也可使用手持终端的2D相机对没有标记的姿态进行识别。可直接在手持终端上通过专用图像加工处理来识别手指姿态。

手持终端上的App不仅可管理程序，还可借助于增强现实信息的使用（Augmented Reality）在进行程序评估时给程序员以支持。在此，还可补充手持终端所摄的重现工业机器人程序的图像目标。这样工业机器人的程序在标准情况下只以文字形式出现，而在真实的环境里则以图像化形式出现，即使是非专业人员也可立刻明白这样的程序。

图像化的工业机器人式样的塑造也可使得在CAD支持的线下编程系统里实现一个用于检测机器工作周期和可达到范围的控制机器人程序的模拟。图4所示为基于人的姿态的定义、下一步程序模拟以及在机器人控制装置上的程序模拟。借助于一个图像化的机器人实现机器人真实环境的程序模拟，在此该屏幕中的机器人图像即是拍摄真实的机器人而获取的。

可触摸且匹配的机器人程序

关于人机交互，使用者在做出姿态时通过增强现实信息的使用来支持图像反馈，用于机器人编程的现实信息将与使用者的同步交互画面渐显在平面电脑的图像里。

对于手指姿态的识别是人机交互的新形式，使用者能够捕捉到增强现实信息的使用的图像目标，并用这些图像目标进行空间交互。这就意味着：可自由推移和翻转3D图像。目标物体既可为单独姿态，可成连结型的轨迹，也可为针对任务的目标。在进行交互时，增强现实信息的使用里又可以为使用者提供现实的交互反馈。接着进行基于姿态的控制，便实现了程序的自动匹配。图5所示为图像化的现实工件交互，该交互用于定义一个工件拾取与放置任务。

这里有一个现实的针对特定任务的编程模式，该模式是为沿轨道进行焊接作业而设计的。图6所示为通过示范焊接动作实现焊接动作编程的规则简图。基于姿态定义的焊接轨道运动跟踪系统也可能存在着不够精准的可能性，这就需要借助于传感器的跟踪补充来找到并跟踪焊缝。

自动校准确保快速达到应用状态

基于相机的传感器运动跟踪系统是专为自动校准运动跟踪和增强现实信息的使用而研发设计的。使用这样的传感器可确保编程系统在短短几分钟内便可快速达到应用状态。

空间编程系统的核心部件是一个App,也就是原来在智能手机和平板电脑上使用的。通过一个统一的界面，机器人的程序从App传递给任意一家机器人生产厂家的控制装置。在不久的将来，还会出现其他用于与数字化工厂的传统模拟工具进行程序交换的无线界面可供使用。