如何構(gòu)建不傷害人類的工業(yè)機(jī)器人

　　安全而高效的人類交互機(jī)器人——或稱為“協(xié)作機(jī)器人”（cobotics），將會(huì)對組裝生產(chǎn)線、家務(wù)勞動(dòng)服務(wù)、健康保險(xiǎn)領(lǐng)域以及物流產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革新作用。

　　汽車制造商和航空航天設(shè)備生產(chǎn)商都已經(jīng)大規(guī)模引用自動(dòng)化的機(jī)器人系統(tǒng)，英國航空公司（BAESystems）在本月早些時(shí)候也宣布了要使用協(xié)作機(jī)器人來建造軍用飛機(jī)的計(jì)劃。

　　隔離

　　但截至目前，工業(yè)機(jī)器人在“與人類共享空間”方面仍談不上安全可靠——僅美國市場，每年因機(jī)器人造成的意外死亡就有20多起——因此大多數(shù)時(shí)候，機(jī)器人活動(dòng)的區(qū)域是需要用屏障圍護(hù)起來的。

　　“它們在搬運(yùn)重物等單一操作上，非常高效實(shí)用。但是它們只能進(jìn)行盲目且沒有智慧移動(dòng)，因此在過程中一旦觸碰到人，就很可能造成嚴(yán)重事故，甚至導(dǎo)致死亡。”德國弗勞恩霍夫研究所工廠操作和自動(dòng)化研究員JosSaenz表示。

　　與早期機(jī)器人不同，“協(xié)作機(jī)器人”安裝有傳感器并具備安全特性，能有效地偵測周圍出現(xiàn)的人及作出相應(yīng)反應(yīng)。這樣的設(shè)計(jì)讓人和機(jī)器人組成了完美搭配：后者的強(qiáng)度和精確度配合前者的視覺、感知、思維和適應(yīng)力將可釋放出更高效的生產(chǎn)力。

　　人與機(jī)器人的組合至少在現(xiàn)在而言是融洽的，因?yàn)槿祟惥邆涞暮芏嗉寄苋缃癫⒉豢梢酝ㄟ^程序被創(chuàng)造出來。“有很多的經(jīng)驗(yàn)和非書本上的知識(shí)是沒有辦法用程序代碼表達(dá)的。譬如，一個(gè)工人可以察覺得到某些狀況不對，或者電鉆的震動(dòng)不合往常，或者某個(gè)材料太硬。”Saenz表示，“想要通過文檔的形式把這些記錄下來，將很難做到。”

　　避免受傷

　　在利用“協(xié)作機(jī)器人”方面走得比較靠前的是BMW。2013 年，BMW為旗下位于美國南加州的工廠安裝了由丹麥UniversalRobots公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的機(jī)器人。該機(jī)器人可以在工人手握車門組件的情況下，通過噴射膠水以幫助完成汽車車門的隔離和水封操作。沒有這些機(jī)器人，傳統(tǒng)的手工操作將十分費(fèi)力，并且還可能會(huì)導(dǎo)致手腕職業(yè)傷。

　　“我們感興趣的是人體工學(xué)和安全性。機(jī)器人可以生產(chǎn)線上進(jìn)行推拉這樣重復(fù)性的操作而不受到傷害。”BMW組裝和物流部門負(fù)責(zé)人RichMorris表示，“這些機(jī)器人與工人協(xié)同工作，工人們都愛死它了。”

　　但是當(dāng)一個(gè)工人距離機(jī)器人太近了會(huì)怎樣？“機(jī)器人首先會(huì)警告說你靠得太近。”Morris表示，“然后它會(huì)停止當(dāng)前操作。”

　　今年，機(jī)器人又被應(yīng)用到了另一人體工程學(xué)繁重的任務(wù)上：向車底盤的孔內(nèi)插入硬橡膠。“很多工人在做這件事時(shí)導(dǎo)致大拇指受傷。”Morris解釋道。起初，BMW通過3D打印開發(fā)了保護(hù)骨骼來支撐手指，但如今擁有“超級(jí)拇指”的協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)完全接管了這項(xiàng)任務(wù)。

　　通過示范來學(xué)習(xí)

　　最高級(jí)的協(xié)作機(jī)器人在功能上是靈活的，因此同一款機(jī)器人型號(hào)可以輕松的跟進(jìn)任務(wù)的不同而重新切換模式，如排列任務(wù)、裝卸貨任務(wù)以及處理原材料任務(wù)等模式。

　　RethinkRobotics設(shè)計(jì)的Baxter機(jī)器人擁有兩只機(jī)械臂和一個(gè)動(dòng)態(tài)表情面部（屏幕）。該機(jī)器人可以通過被示范訓(xùn)練來學(xué)習(xí)執(zhí)行各類任務(wù)：人類可以控制機(jī)器人的手臂，并指定一系列動(dòng)作，機(jī)器人會(huì)記住并重復(fù)，從而達(dá)到示范學(xué)習(xí)的目的。而頭部的屏幕則會(huì)通過表情提示告知周圍的人當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)，或者正遭遇的問題。

　　首個(gè)脫離實(shí)驗(yàn)室并投入實(shí)際使用的Baxter，是2015年2月由澳大利亞糖果巨頭Haigh‘sChocolates引進(jìn)的巧克力挑揀機(jī)器人。該機(jī)器人與其他工廠工人協(xié)同工作，全程無保護(hù)無隔離。

　　靈活性和精度

　　協(xié)作機(jī)器人下一個(gè)主要適用領(lǐng)域是消費(fèi)者電子品的組裝生產(chǎn)，該行業(yè)目前主要依賴人力。

　　今年3月，Baxter迎來了一個(gè)“一只手”的小兄弟Sawyer，該機(jī)器人被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行電路板測試和機(jī)器操作等目的。

　　此外，幾乎同一時(shí)間，總部在瑞士蘇黎世的ABB公司也推出了名為YuMi的機(jī)器人，該機(jī)器人配有大量傳感器，可以精準(zhǔn)地將線穿過縫衣針。

　　YuMi的小尺寸和移動(dòng)范圍等特點(diǎn)讓其成為了小型組裝生產(chǎn)線的完美搭配，譬如智能手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等。

　　“這些特點(diǎn)對于在工廠中最大化利用空間，以及在小型工作室中安裝機(jī)器人是至關(guān)重要的。”ABB營銷部門主管StevenWyatt表示。

　　一旦協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)界廣泛裝配并完成測試，它們就有可能會(huì)立即出現(xiàn)在家庭市場上，當(dāng)然這其中也有不少特別的挑戰(zhàn)。

　　“在工業(yè)環(huán)境中，會(huì)出現(xiàn)的人類通常都是18歲以上的成年人，足夠理解工作環(huán)境中穿戴護(hù)目鏡和硬皮鞋的重要性。但是在家庭環(huán)境下，一切都會(huì)變得不同，譬如寵物和小孩會(huì)在地上滾爬等。”Saenz指出，“不過家庭市場卻是一個(gè)更大的市場。”