我的領導是個機器人（轉）

武巖

我的領導是個機器人

時間:2013-07-17 09:39 來源:環球科學（huanqiukexue.com）

當身穿檸檬綠色焊工夾克的邁克爾·道森-哈格蒂（Michael Dawson-Haggerty）滿面春風地沖進我的辦公室時，我就知道他和搭檔贏了。他們參加了一個測試：與一隊具有十多年焊接經驗的專家比賽，看誰能更快地為一輛“悍馬”（一種越野車）焊接出車體的金屬框架。
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這是道森－哈格蒂的第一份專業工作。他剛剛獲得了碩士學位，隨后進入了卡內基·梅隆大學的機器人研究所擔任工程師，所以他剛開始比賽時還有一點緊張也情有可原。其實，我更擔心的是他的搭檔，雖然“他”足夠可靠，但總的說來還是缺乏人類的技巧。

這里所說的那個“他”是一個機器人，同那些巨大的、我們經常能在福特或通用汽車公司的生產線上見到的工業機器人相似。然而，這些“毫無人性”的、動作迅猛的自動化機械“怪獸”需要在保護罩里運行，以保證人們處于安全距離以外。與那些機器人不同，這個4米高，具有一個機械臂、名為“噴火”（Spitfire）的焊接機器人經過我們的改進，配備了一部可以充當“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－哈格蒂下達命令，這個“兩人”小組的合作更像是以另一種方式進行：首先，根據誰能更有效地完成某項任務，道森－哈格蒂和“噴火”會將那些頗具難度的定位和焊接工作進行分配，并由機器人來指揮工序的進行。其中，做出決定的往往是機器人，而非人類。

經過如此的分工合作，道森－哈格蒂和他的機器人搭檔花費了10個小時和1 150美元（包括原材料和人工費用）來焊接出這個框架；而作為對照組，我們雇的焊接專家完成同樣的工作花費了89個小時不說，還收了我們7 075美元！

人類若能同機器人合作（或反之），所帶來的潛在經濟效益將是巨大的。工廠將不再需要耗時耗力地設置那些繁瑣的組裝線，可節省數十億美元的設備安裝費用。對暢銷產品進行改進也不是什么問題：人類與機器人合作組，能為客戶設計、制造從電子設備到飛機的任何定制產品，而不需要進行昂貴的設備革新。這項技術將能讓制造企業迅速對用戶需求作出響應，產品的更新周期將以數周，而不是數年來計算，工人們也能從多變的工作挑戰中獲得回報。由于以上種種以及其他更多原因，我們需要認識到：最終由機器人來領導工作團隊，而非僅僅從事生產，效率可能會更高。
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安全的合作

有一個問題總能引發很多的討論——究竟什么才是“機器人”？在機器人研究領域，對它的定義是能夠自動感知、思考和行事的機器。這其實并不完全準確，你家空調的溫度調節器就能做到這三點，你卻不會認為你的房子是一個機器人。兩者的區別在于，溫度調節器只是房子中的一個小部件。只有當“機器人自動化”體現于某一物體的核心功能的時候，該物體本身才能被認為是一個機器人。比方說一輛自動駕駛汽車，如果它能用傳感器和人工智能來實現自動駕駛時（汽車的基本功能），它就變成了一個機器人。
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過去半個多世紀里，制造企業已經在通過使用工業機器人實現自動化，來提高生產效率，并且它們工作得很出色。雖然機器人一直被用作執行特定的重復性操作（例如為生產線上的每輛汽車焊接一組特定的接口），但是人類已經對生產線進行了精心的安排和設置，來充分利用機器人強大的力量和高度的精確性�？偛课挥谌鹗刻K黎世的ABB公司的顧純元博士說：“利用先進的機器人，制造企業能夠大幅提高產品質量和工業生產率，同時也能提高能源效率，幫助中國等國家實現產業轉型和升級。”
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2 V7 v! L9 ]0 R7 i7 q7 o! X( F這種模式在生產汽車這類大批量制造的產品時很有效。比如ABB公司最近就宣布，將為位于中國重慶的長安福特公司的新工廠，提供整條白車身機器人焊裝生產線（白車身是指完成焊接但未涂裝之前的車身），這條生產線不僅可以支持不同車型的生產，還能讓長安福特的生產效率提高15%。然而，隨著個性化或定制生產需求的增加，制造企業要越來越多地根據用戶需求制造小批量產品，而用于設定制造工序（例如焊接或加工）所需的時間就成了一個主要瓶頸。讓機器人從事特定工作需要的準備時間太長，有時得好幾個月。其間人們必須安排焊接順序，重新組裝部件，為機器人編寫程序，準備庫存材料，以及優化焊接參數。

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充滿活力的“二人”組：合理的分工會促進效率。照片中，靈巧的人類（卡內基·梅隆大學的工程師邁克爾·道森-哈格蒂）正在將一塊鋼條放置到位（左），好讓機器人進行精確焊接（右）。

道森－哈格蒂這樣的人類同工業機器人的合作，能夠極大縮減重新設置工序所需的時間。以前，程序員使用特殊的代碼來告訴機器人如何運作�，F在，一個產品的計算機輔助設計（computer-aided design，CAD）文件，就是設置一條智能生產線的全部所需，計算程序隨后會將文件中的設計翻譯成機器人的任務清單。
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: h8 `/ O2 p! r4 y. w/ w/ _然而，設計生產線并不是唯一的挑戰。機器人和人類曾有過糟糕的合作經歷：工業機器人不停地從這兒移動到那兒，而且根據其“本性”，它們不達目的不罷休，無論是否有人類擋在前面。制造企業為它們的機器人編程，讓它們一遍又一遍地重復同樣的工作，直到某個部件損壞為止。如果有障礙物阻擋了它的移動，工業機器人就會進入錯誤狀態并自動關機。這種情況雖然比碾過什么人要好些，但對生產沒什么好處。想象一下，如果人類和這些“同事”只是在彼此互相過于接近時暫停一下，就可以少耽誤多少工作？

下一代工業機器人將得到本質上的改變，可以足夠安全地在人類周圍工作。如果一部機器人不慎撞到了人，其撞擊力應該不是致命的，或者壓根就不足以帶來危險。機器人將了解廠房里人類所處的位置，并且它們應該能夠運用聲音、姿勢、“面部表情”、文字、圖形等手段，同它們的人類同事交流。
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1 |$ c( `7 g$ Q4 Z機器人生產商已經在生產符合現代制造業勞動力需求的機器人了。比如，ABB公司研制了具有兩個機械臂的“弗里達”機器人（Frida），可以安全地在人類周圍工作。與此同時，總部位于美國波士頓、由iRobot公司創始人之一羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）建立的“新思維機器人公司”，研發出了“巴克斯特”機器人。它不僅具有兩個機械臂，還裝備有一個傳感器陣列，所以對它編程要比前幾代機器人都容易。
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利用簡單的學習算法和圖像處理，操控員就能人工引導這部機器人做一系列動作，來實現對“巴克斯特”的編程，然后它將重復這些動作。例如，如果一個人為“巴克斯特”演示，如何從運行的傳送帶上撿起部件，“巴克斯特”就會改寫相應程序，來學習做出同樣的動作，即便是部件出現在傳送帶上的時間和位置都不固定的情況下也能如此。
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2 {: Y# w' ]% g% D% F/ P6 S位于美國加利福尼亞州門洛帕克市的Willow Garage公司，已經研制出了一部名為PR2的移動展示機器人，擁有兩條“胳膊”、一個“腦袋”和一個傳感器陣列。與“弗里達”和“巴克斯特”類似，這家公司設計PR2的初衷，就是用來安全地同人類并肩工作。在卡內基·梅隆大學，我們還讓PR2機器人做“服務生”，在嘈雜混亂的環境中為客人們提供飲料和點心。

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分工合作

“噴火”不僅能向人類學習，它還足夠聰明，能指導人類工作。“噴火”會將一個大工程分割成小步驟，并客觀地根據“誰”（機器人或人類）能更快地完成，來分配這些任務，而不會主觀地優先考慮某一方。
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道森－哈格蒂和“噴火”的車架焊接工作，始于從車框架的CAD文件中提取“物料清單”�；�于這份清單，機器人中的計算機自動安排從供應商處訂購哪些部件，及如何將標準尺寸的鋼管切割到精確的長度。隨后，計算機會計劃最佳的焊接工序，并給出部件的最佳固定方式，來讓它們在焊接過程中保持穩定。

8 _; T6 u5 d' \  A7 W8 z我們還為“噴火”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。這些圖像增強了實體的表現性，機器人能用它一步一步地引導道森－哈格蒂，來設置復雜的制造進程，包括車間里部件和裝置的配送，以及焊接工序等。道森－哈格蒂將所有的材料部件都放置到位——從事這些通常被認為是“苦力”的工作，人類其實是更好的選擇。因為這些相對較輕的部件形狀多變，人類的手很容易握住它們。
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/ F5 D8 @% O7 v6 }“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注出精確的位置，并在焊接裝配過程中指引人類工作。

1 w/ V' N/ B: ^" r6 [這個焊接小組將需要焊接的部件安排好之后，“噴火”就接手進行快速的焊接工作�！皣娀稹辈粌H僅是一個動作極快的焊接工——完成一個5厘米的焊接只需5秒鐘，它的焊接技術也是超一流的。通常，在開始每一項焊接工作之前，專業焊接工要調整約20項重要的焊接參數，例如電壓、焊接速度、焊條的補料速率等。在實驗中，我們引導“噴火”來設置試焊接工作，其間它可以獨立運行，來對所有這些變量進行最優化。隨著這些試焊接的進行，“噴火”會測試這些試焊接的效果，并調節自身的設置來進行改進�？梢哉f，這部機器人通過自學而成為了一名專業的焊接工。
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4 K0 Y0 @& v. r, l考慮到車框架需要400個焊點，“噴火”的高速和高質量的焊接能力是巨大的優勢。但是，“噴火”還不完美。在某些情況下，這部機器人無法完成一些特定的焊點，所以它會指引道森－哈格蒂過來幫忙，完成一些棘手的工作。

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前途光明

雖然現在還很難準確預言，多久以后人類與機器人合作組才能首次在工廠中閃亮登場——制造企業在引進新技術時往往拖拖拉拉，但是由于智能自動化的明顯優勢，應該能夠促使它們在未來5年內接受這種協作系統。自1952年庫爾特·馮尼古特（Kurt Vonegut）在其小說《自動鋼琴》中提到“黑燈”生產（自動工廠完成全部工作，不需要人類參與，也就不需要燈光照明）以來，我們眼中的先進生產已經歷了很長一段發展過程。小說中，隨著故事的進行，自動化讓人類勞動力成為過時產品，但同時，也讓人類因自身毫無意義的生活而心生怨恨。這是一條無法接受的 （也是不必要的）道路。

) @/ t0 ]4 m! p* K7 b/ ^/ t相比之下，更好的一條發展道路是，機器人和人類緊密合作，并根據二者的能力來對生產進行動態分配。我們希望，人類也能在深度參與生產制造的過程中得到快樂，即便時不時地讓機器人發號施令也無妨。

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（撰文 戴維·伯恩（David Bourne））

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本文來自《環球科學》2013年第6期，轉載請注明出處

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打死你

有種在看翻譯好的說明書的感覺。。。。。。。。累。。一個叫噴火的很牛逼的焊接機器人。

天天他爸

貌似牛X

如果云知道