如何構建不傷害人類的工業(yè)機器人

　　安全而高效的人類交互機器人——或稱為“協(xié)作機器人”（cobotics），將會對組裝生產(chǎn)線、家務勞動服務、健康保險領域以及物流產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革新作用。

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

　　隔離

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

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

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

　　人與機器人的組合至少在現(xiàn)在而言是融洽的，因為人類具備的很多技能如今并不可以通過程序被創(chuàng)造出來。“有很多的經(jīng)驗和非書本上的知識是沒有辦法用程序代碼表達的。譬如，一個工人可以察覺得到某些狀況不對，或者電鉆的震動不合往常，或者某個材料太硬。”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公司設計生產(chǎn)的機器人。該機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。沒有這些機器人，傳統(tǒng)的手工操作將十分費力，并且還可能會導致手腕職業(yè)傷。

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

　　但是當一個工人距離機器人太近了會怎樣？“機器人首先會警告說你靠得太近。”Morris表示，“然后它會停止當前操作。”

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

　　通過示范來學習

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

　　RethinkRobotics設計的Baxter機器人擁有兩只機械臂和一個動態(tài)表情面部（屏幕）。該機器人可以通過被示范訓練來學習執(zhí)行各類任務：人類可以控制機器人的手臂，并指定一系列動作，機器人會記住并重復，從而達到示范學習的目的。而頭部的屏幕則會通過表情提示告知周圍的人當前正在執(zhí)行的任務，或者正遭遇的問題。

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

　　靈活性和精度

　　協(xié)作機器人下一個主要適用領域是消費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“一只手”的小兄弟Sawyer，該機器人被設計用于執(zhí)行電路板測試和機器操作等目的。

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

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

　　“這些特點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器人是至關重要的。”ABB營銷部門主管StevenWyatt表示。

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

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