End-User Robot Programming
- 又稱: end-user programming, EUP
- 類別: Control › Human in the loop
- 標籤: human-robot-interaction, robot-programming, usability, collaborative-robots, programming-by-demonstration
讓沒有機器人或程式設計專業的人，能在需要的地點與時間自行建立、調整與重新指派機器人行為的方法與工具。
定義
終端使用者機器人程式設計（end-user robot programming）是機器人學與人機互動中的一個領域，關注的是讓實際使用機器人的人，例如工廠作業員、技術人員、教師或照顧者，在不需要專業程式設計技能的情況下告訴機器人要做什麼。它把軟體領域中終端使用者開發的概念應用到機器人上，而在機器人上，程式還必須處理實體動作、感測、不確定性與安全。
方法有很多，而且常常結合使用。示範程式設計讓使用者把任務演示出來，例如透過動覺教導（使用者用手移動手臂），或透過遠端操作。視覺化程式設計環境，包括積木式編輯器以及流程圖或時間軸工具，讓使用者以圖形方式組合動作。工業與協作機器手臂上的教導器越來越常提供精靈式的任務範本。觸發-動作規則、在現場顯示規劃動作的擴增實境介面，以及自然語言介面（如今常建立在產生程式碼或任務計畫的大型語言模型之上），則是其他選項。行為樹與狀態機常被用作底層的程式表示法。
核心挑戰在於：表達能力，讓使用者能描述真實的任務；正確性，讓他們建立的程式能達成他們的意圖；以及安全性，讓非專家撰寫的程式不會造成碰撞、違反關節極限、在人附近速度過快或出現夾點等危險。因應這些挑戰的方法包括模擬預覽、對程式的自動驗證與檢查、編碼專家知識並提供回饋的評審器或驗證器，以及讓使用者留在迴路中確認或修正結果。本站上的動覺教導是終端使用者程式設計中的一種輸入方法；更廣的領域還涵蓋程式如何表示、編輯、檢查與維護。
為何重要
小型工廠、實驗室、住家與照護場所中的機器人需要經常重新指派任務，而每次變更都聘請機器人專家並不實際。終端使用者程式設計決定了一台機器人能否由與它一起工作的人來調整，也是易用性與安全要求最直接交會的地方。
主要應用
- 在中小型製造業中為協作機器手臂重新指派任務
- 為特定場域替社交與服務機器人寫程式
- 教育機器人與程式設計教學
- 由照顧者或使用者客製化的輔助機器人
- 由科學家設定的實驗室自動化
實際應用
一家小型電子工作坊使用一支協作機器手臂進行機台上下料。一位技術人員以白話描述一項新任務：從托盤取出電路板，放進測試機，再依結果把它們分到兩個料箱。一個語言模型把這段描述轉成機器人任務框架中的程式。執行之前，一組自動評審器在模擬中檢查程式是否有碰撞、可達性、操作員位置附近的速度，以及手臂與測試機之間的夾點等問題，並以白話回報問題。技術人員用手把手臂移到修正後的路徑點，修正被標記的步驟，在 AR 畫面中預覽動作，然後在最初幾個循環中以降低的速度執行。
常見誤解
- 終端使用者程式設計只是更簡單的使用者介面 — 它還需要檢查、除錯並安全執行非專家所建立內容的方法
- 自然語言讓機器人程式設計成為已解決的問題 — 產生的程式可能有錯或不安全，仍然需要檢查、回饋與使用者確認
- 示範程式設計與終端使用者程式設計是同一回事 — 示範只是一種方法；其他方法包括視覺化、以規則為基礎與語言介面
- 終端使用者只需要錄下動作 — 真實任務還需要條件、感測、錯誤處理與迴圈
誰需要了解
- 機器人程式設計工具與介面的開發者
- 與非專家操作員一起部署協作機器人的應用工程師
- HRI 與 HCI 研究人員
- 服務與協作機器人的產品經理
相關技術
- 示範程式設計（Programming by Demonstration）
- 積木式視覺化程式設計（Block-Based Visual Programming）
- 教導器（Teach Pendants）
- 擴增實境介面（Augmented Reality Interfaces）
- 用於程式碼產生的大型語言模型（Large Language Models for Code Generation）
- 觸發-動作程式設計（Trigger-Action Programming）
相關術語
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