機(jī)器人+人類VS人類團(tuán)隊(duì)

    如果一名工程師與一個(gè)機(jī)器人組隊(duì)，挑戰(zhàn)一隊(duì)具有十多年焊接經(jīng)驗(yàn)的專家，比賽誰能更快地為一輛“悍馬”(一種越野車)焊接出車體的金屬框架，你覺得哪一方會(huì)贏？

    這名與機(jī)器人組隊(duì)的工程師名叫邁克爾·道森·哈格蒂(MichaelDawson-Haggerty)。他獲得碩士學(xué)位后進(jìn)入了卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的機(jī)器人研究所擔(dān)任工程師。

    他的比賽搭檔是一個(gè)機(jī)器人。與常見的機(jī)器人不同，這個(gè)4米高，具有一個(gè)機(jī)械臂、名為“噴火”的焊接機(jī)器人經(jīng)過改進(jìn)，配備了一部可以充當(dāng)“眼睛”的激光器，能同人類并肩工作。

    此外，在工作中并不是由道森·哈格蒂下達(dá)命令，這個(gè)“兩人”小組的合作更像是以另一種方式進(jìn)行：首先，根據(jù)誰能更有效的完成某項(xiàng)任務(wù)，道森·哈格蒂和“噴火”會(huì)將那些頗具難度的定位和焊接工作進(jìn)行分配，并由機(jī)器人來指揮工序的進(jìn)行。其中，做出決定的往往是機(jī)器人，而非人類。

    也就是說，在這場(chǎng)比賽中，道森·哈格蒂的領(lǐng)導(dǎo)是機(jī)器人。

    經(jīng)過如此的分工合作，道森·哈格蒂和他的機(jī)器人搭檔花費(fèi)了10個(gè)小時(shí)和1150美元(包括原材料和人工費(fèi)用)來焊接出這個(gè)框架；而作為對(duì)照組，焊接專家完成同樣的工作花費(fèi)了89個(gè)小時(shí)不說，還收了7075美元！

    傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的缺陷

    過去半個(gè)多世紀(jì)里，制造企業(yè)已經(jīng)在通過使用工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，來提高生產(chǎn)效率，并且它們工作得很出色。雖然機(jī)器人一直被用作執(zhí)行特定的重復(fù)性操作(例如為生產(chǎn)線上的每輛汽車焊接一組特定的接口)，但是人類已經(jīng)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行了精心的安排和設(shè)置，來充分利用機(jī)器人強(qiáng)大的力量和高度的精確性。

    這種模式在生產(chǎn)汽車這類大批量制造的產(chǎn)品時(shí)很有效。然而，隨著個(gè)性化或定制生產(chǎn)需求的增加，制造企業(yè)要越來越多的根據(jù)用戶需求制造小批量產(chǎn)品，而用于設(shè)定制造工序(例如焊接或加工)所需的時(shí)間就成了一個(gè)主要瓶頸。準(zhǔn)備機(jī)器人從事特定工作需要的時(shí)間太長(zhǎng)，有時(shí)得好幾個(gè)月。其間人們必須安排焊接順序，重新組裝部件，為機(jī)器人編寫程序，準(zhǔn)備庫存材料，以及優(yōu)化焊接參數(shù)。

    傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人只聽命于“程序”，而無法與人類“合作”。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人根據(jù)其“本性”不達(dá)目的不罷休，無論是否有人類擋在前面。如果有障礙物阻擋了它的移動(dòng)，工業(yè)機(jī)器人就會(huì)進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)并自動(dòng)關(guān)機(jī)。這種情況雖然比碾過什么人要好些，但卻大大降低了生產(chǎn)效率。如果人類和這些“同事”們只是在彼此互相過于接近時(shí)暫停一下，就可以少耽誤多少工作？

    機(jī)器人領(lǐng)導(dǎo)人類

    下一代工業(yè)機(jī)器人將得到本質(zhì)上的改變，可以足夠安全地在人類周圍工作。如果一部機(jī)器人不慎撞到了人，其撞擊力應(yīng)該不是致命的，或者壓根就不足以帶來危險(xiǎn)。機(jī)器人將了解廠房里人類所處的位置，并且它們應(yīng)該能夠運(yùn)用聲音、姿勢(shì)、“面部表情”、文字、圖形等手段，來同它們的人類同事交流。

    以“噴火”與道森·哈格蒂的組合為例，“噴火”不僅能向人類學(xué)習(xí)，它還足夠聰明，能指導(dǎo)人類工作。“噴火”會(huì)將一個(gè)大工程分割成小步驟，并客觀的根據(jù)“誰”(機(jī)器人或人類)能更快地完成，來將這些任務(wù)進(jìn)行分配，而不會(huì)主觀地優(yōu)先考慮某一方。

    道森·哈格蒂和“噴火”的車架焊接工作，始于從車框架的CAD描述文件中提取“物料清單”。基于這份清單，機(jī)器人中的計(jì)算機(jī)自動(dòng)安排從供應(yīng)商處訂購(gòu)哪些部件，及如何將標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鋼管切割到精確的長(zhǎng)度。隨后，計(jì)算機(jī)會(huì)計(jì)劃最佳的焊接工序，并給出部件的最佳固定方式，來讓它們?cè)诤附舆^程中保持穩(wěn)定。

    “噴火”還裝備了一部小型投影儀，讓它能夠直接將圖像和文字投射到框架上。這些圖像增強(qiáng)了實(shí)體的表現(xiàn)性，機(jī)器人能用它一步一步地引導(dǎo)道森·哈格蒂，來設(shè)置復(fù)雜的制造進(jìn)程。道森·哈格蒂將所有的材料部件都放置到位——從事這些通常被認(rèn)為是“苦力”的工作，人類其實(shí)是更好的選擇。因?yàn)檫@些相對(duì)較輕部件形狀多變，人類的手比機(jī)器人的機(jī)械臂更適合握住。

    “噴火”還能使用激光位移傳感器來精確感知三維工作空間，并檢查確認(rèn)所有部件都被正確地放置。利用投影儀和傳感器，它能用光在車框架上標(biāo)注出精確的位置，并在焊接裝配過程中指引人類工作。

    但兩位搭檔將需要焊接的部件安排好之后，“噴火”就接手進(jìn)行快速的焊接工作。“噴火”不僅僅是一個(gè)動(dòng)作極快的焊接工——完成一個(gè)5厘米的焊接只需5秒鐘，它的焊接技術(shù)也是超一流的。通常，在開始每一項(xiàng)焊接工作之前，專業(yè)焊接工要調(diào)整約20項(xiàng)重要的焊接參數(shù)。而“噴火”會(huì)測(cè)試這些試焊接的效果，并調(diào)節(jié)自身的設(shè)置來進(jìn)行改進(jìn)。可以說，這部機(jī)器人通過自學(xué)而成為了一名專業(yè)的焊接工。

    但是“噴火”還不是完美的。在某些情況下，這部機(jī)器人無法完成一些特定的焊點(diǎn)，這時(shí)它會(huì)指引道森·哈格蒂過來幫忙，完成一些棘手的工作。

    人類若能同機(jī)器人合作，工廠將不再需要耗時(shí)耗力地設(shè)置那些繁瑣的組裝線，可節(jié)省數(shù)十億美元的設(shè)備安裝費(fèi)用。對(duì)暢銷產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)也不是什么問題：人類與機(jī)器人搭檔，能為客戶設(shè)計(jì)、制造從電子設(shè)備到飛機(jī)的任何定制產(chǎn)品，而不需要進(jìn)行昂貴的設(shè)備升級(jí)。這項(xiàng)技術(shù)將能讓企業(yè)迅速相應(yīng)用戶需求，產(chǎn)品的更新周期將從數(shù)年縮短為數(shù)周。所以，我們需要認(rèn)識(shí)到：未來，由機(jī)器人來領(lǐng)導(dǎo)工作團(tuán)隊(duì)，而非僅僅從事生產(chǎn)，其效率可能會(huì)更高。