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机器人将逐步成人类工作助手

行业上下游中国仪表网2012年09月20日 14:06人气:22227

  导读:9月19日,《纽约时报》网站日前发表的一篇深度报道文章以Rethink公司推出的Baxter机器人等产品为例,介绍了美国机器人产业的前沿动态,指出制造业正在涌现新一波机器人热潮,而未来的机器人将会兼具廉价、高效、安全、人性化等优点,最终将成为与人类并肩工作的好帮手,同时这一产业也将出现支持第三方软硬件开发者的系统平台。下一代机器人将会越来越多地充当人类工作者的助手,从而将他们从繁重的重复性劳动中解放出来,让他们有精力从事规划、设计以及问题解决等更高层次的工作。
  
  机器人世界迎来“麦金塔”
  
  Baxter(意为“面包师”)是一台有着两条“手臂”的机器人,如果你抓住它的“手”,它就会向你转过头来,“脸”(其实是一块大小与平板电脑相仿的电脑显示屏)上的一双卡通眼睛也会饶有兴致地端详你。
  
  Baxter非但不会吓到人,还能给人以和蔼可亲之感,而且这种亲切感不分国界,任何人都会觉得它就像一位朋友。
  
  Baxter由雄心勃勃的科技初创公司Rethink Robotics(下文简称为“Rethink”)打造,是其首款产品,而该公司对Baxter寄予厚望,认为机器人有朝一日将直接与人类一起办公,成为人类身边的同事。
  
  这种构想与现今的机器大不相同:后者很好地与人类隔离开来,不是被放在玻璃罩里,就是被藏在由激光操控的“光幕”后面,因为它们有着非同寻常的运行速度和精度,并且有可能把人撞伤。
  
  相比之下,有着塑料制躯壳、臂展长度达9英尺(约合2.74米)的Baxter动作相对迟缓,而且没那么精确。但是它拥有一套复杂的安全机制和传感器,能够保护它所协助的人类工人的安全。
  
  在新英格兰的一座旧工厂里,Rethink的创始人、知名机器人专家罗德尼•A•布鲁克斯(RodneyA.Brooks)博士亲身演示了Baxter的安全性——当这台机器人在生产流水线上搬运物件时,他用自己的头挡住了它的“手臂”移动路径。
  
  那条“手臂”感知到了他的头,然后随着“哐啷”一声轻响,它中止了运行。布鲁克斯博士面不改色地指出,那条手臂有着很好的“顺从性”(机器人领域的术语),即:能够感知意外遇到的障碍并进行相应的自我调节。
  
  Rethink将在今年10月开始以每台2.2万美元的价格销售这款机器人,这有力地证明:机器人不只是实验室里鼓捣出的新奇玩意儿,也不只是资金雄厚的大公司才能享用的高级工具。借助能与人类协作且物美价廉的机器,Rethink坚信自己能够拓展机器人的市场,而20世纪80年代计算机产业的突飞猛进也有异曲同工之妙——当时PC价格大幅下降,而且不会编程的人也能立即上手。
  
  “机器人的世界似乎迎来了真正的‘麦金塔’(即引领PC革命的苹果Macintosh电脑)!”前苹果公司高管托尼•法德尔(TonyFadell)如是说道,他曾在iPod音乐播放器与iPhone手机开发中担任管理工作。
  
  Baxter:安全又能干、试水小企业
  
  Baxter在出厂时将会配备一套简易任务(或行为)——例如一项“常识性”的能力:它在移动及放下某物体之前,需要意识到自己必须把它拿在“手”里。
  
  虽然Baxter也能按照人们编写的程序运行,但Rethink的设计师们并不希望这样。他们提出了“演示训练”:例如捡起并移动某物体这样一组动作,人们可以通过移动它的手臂、让它抓起物体来“教”它。
  
  这款机器人拥有多重安全机制,其中包括位于头顶的一圈声纳传感器——当有人走近时,这些传感器就会让它自动放慢动作。如果它那张由电脑显示屏做成的“脸”变红了,就说明它已经感知到了附近的工人。此外,每台机器人都有一个大大的“急停”按钮,按下即可让机器人立即停止所有动作。
  
  布鲁克斯博士预计,机器人很快就会来到人类中间,成为我们司空见惯的靠谱“同事”。他还指出,那个“急停”按钮目前仍是行业标准所必须的,但早晚也会沦为摆设。
  
  Baxter及其同类机器人可以担任何种工作呢?其制造商Rethink已经在美国各地的一些小型企业中秘密进行了初步测试——这些企业的制造与装配流程中都有大量重复性任务,而Rethink估算的数据显示,每台机器人的劳动力价值可以达到每小时4美元。
  
  “它与我们的现有设备配合默契,并且让我们已有的机器人如虎添翼。”康涅狄格州Vanguard塑料公司的总裁克里斯•巴德尼克(ChrisBudnick)说道——他的公司位于Southington市,共有30名员工,经营模塑元件定制业务。
  
  虽然机器人接管了大量重复劳动工作,但是巴德尼克表示,本来从事这些苦差的工人并未因此失业,而是转而从事需要更高技能的工作,其中包括对生产线上的机器人进行训练——这些小工厂经常接“小活儿”,所以生产任务也频频变动。
  
  “我们的员工很喜欢它,而且觉得跟它一起干活儿很舒服。”巴德尼克说道,“就连老员工也没有把它视为威胁。”
  
  灵活双手不是梦
  
  还有一些机构正在设计能与人类工人安全地进行互动的机器人——丹麦公司UniversalRobots已经推出了一款机器人手臂,它无需被锁在玻璃罩内,但是操作人员需要具备娴熟的编程技能。
  
  而去年年底,美国加州大学圣迭戈分校(UCSD)机器知觉实验室主任贾维尔•莫维兰(JavierMovellan)前往墨西哥边境小城蒂华纳,拍摄记录了为美国企业代工的工厂中工人的工作状况。
  
  从木工到汽车零部件生产,他想要研究工人们如何在一组复杂的任务中运用双手。回到美国之后,莫维兰与其他科学家一起分析了这些视频,最终意识到:装配工人对双手的运用方式,与当今那些只会匆匆抓放的机器人截然不同。
  
  “人类很难把一个动作分毫不差地重复一遍。”莫维兰说道,“人们在抓起一个物体时,每一次的动作都是不一样的。”
  
  如今的机器手臂和机器手主要用来执行一成不变的重复性任务,但是加州大学圣迭戈分校和华盛顿大学的学者们却研制出了几款“不走寻常路”的机械手雏形,它们有着可弯曲的仿真手指,其动作速度可以媲美人类手指。
  
  这支研究小组已经与之前提到的墨西哥组装工厂建立了合作关系,藉由后者对新型机器人进行测试。
  
  “虽然自动化已经发展了几十年,但是真正实现自动化的工种却相对较少。”华盛顿大学的认知科学家伊曼纽尔•托多罗夫(EmanuelTodorov)说道。
  
  以上情况目前正在发生日新月异的变化——随着计算机成本“跳水”,以及层出不穷的廉价传感器赋予机器人崭新的视觉和触觉,制造业正在涌现新一波机器人热潮。
  
  “在机器人产业中,最大的敏感问题就是让机器人与人类一起工作。”卡耐基梅隆大学的机器人专家大卫•伯恩(David Bourne)说道,“要想进行大推动,就要确保机器人与人类共事时的安全性。”
  
  展望未来:仿生助手与系统平台
  
  回到我们在本文开头讲过的Rethink公司——它还投入了巨大精力来设计模仿生物系统的机器人,这一理念被称为“行为机器人学”,是由公司总裁布鲁克斯博士在20世纪90年代率先提出的一种设计方法,并且被美国国家航空航天局(NASA)用来打造第一代火星探测车。
  
  布鲁克斯博士在1989年发表了一篇题为《快速、廉价、不受控:机器人入侵太阳系》的文章,并在文中首次提出了上述理念,认为与其发送造价不菲、依赖传统人工智能控制的机器人,不如放出成群结队的廉价机器人、让它们像昆虫一样在星球表面爬行探索——这一理念催生了名为“索杰纳”(Sojourner)的火星车先驱。
  
  下一代机器人将会越来越多地充当人类工作者的助手,从而将他们从繁重的重复性劳动中解放出来,让他们有精力从事规划、设计以及问题解决等更高层次的工作。
  
  Rethink希望机器人产业形成计算机化的系统“平台”,从而让其他开发者可以就特定目的添加特定的硬件设备及应用软件。这一平台建立在诸多开源软件的基础上,它们包括硅谷公司Willow Garage开发的机器人操作系统Robot Operating System(ROS),以及一个被称为OpenCV(“开源计算机视觉库”的简称)的独立项目,等等。
  
  所以,独立开发者可以对机器人系统进行扩展,使其实现Rethink没有想到的功能——这与第二代苹果电脑的外部设备插槽异曲同工。
  
  “我们会推出腕端接口。”布鲁克斯博士说道。这也就是说,虽然Baxter只有构造简单的“手”(或者叫做“终端操作器”),但是它可以通过改造获得更复杂、更能干的“手”,进而执行对敏捷性要求更高的任务。
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