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西門子想讓自動(dòng)機(jī)器人超越傳統(tǒng)，不只是做一種工作，而是能通過彼此協(xié)作來找到完成一個(gè)項(xiàng)目的方法。

在 1936 年的電影《摩登時(shí)代》中，查理·卓別林扮演一位工作只是擰緊螺栓的工廠工人——不斷重復(fù)，整天都是如此，直到最后他終于發(fā)瘋了。機(jī)器人作為他的后繼者，正經(jīng)歷著這樣的生活，這種生活可能也是一遍又一遍地焊接同樣的汽車組件。這種工廠模式正在接近自己的突破點(diǎn)，德國(guó)工業(yè)巨頭西門子說，因?yàn)檫@種模式太多遲鈍，難以跟上市場(chǎng)需求。

「我們將會(huì)越來越多地制造消費(fèi)者或不同的行業(yè)想要的哪些越來越復(fù)雜的產(chǎn)品，」西門子企業(yè)技術(shù)（CT）部門研究負(fù)責(zé)人 Livio Dalloro 說，「當(dāng)你要在不同的產(chǎn)品生產(chǎn)之前切換時(shí)，將（一條裝配線）上線然后又下線的成本是相當(dāng)高的。」換句話說，為一種新產(chǎn)品重新配置一條傳統(tǒng)生產(chǎn)線的成本有礙于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的快速迭代。

西門子機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室；Livio Dalloro 和 Sinan Bank 與他們的蜘蛛機(jī)器人

西門子的解決方案是一個(gè)可以自由搭配的通用型工人機(jī)器人集群——可以給它們分配任務(wù)然后它們會(huì)自己找到完成這一任務(wù)的方法。Dalloro 的團(tuán)隊(duì)在位于新澤西普林斯頓的西門子實(shí)驗(yàn)室，他們開發(fā)出了類蜘蛛的 3D 打印機(jī)，這些機(jī)器可以像一個(gè)協(xié)作團(tuán)隊(duì)一樣到處爬行。每個(gè)機(jī)器人看起來像是一個(gè)戴著氈帽的蜘蛛人瓦力（Wall-E，機(jī)器人總動(dòng)員人物），有一個(gè)安裝著類似于 Xbox Kinect 的 3D 深度感應(yīng)攝像頭的腦袋。在那之上還有一個(gè)紅外激光掃描儀，可用來進(jìn)一步評(píng)估周圍環(huán)境。現(xiàn)成的電路板上的多核 CPU 上運(yùn)行著 Linux 系統(tǒng)，可以完成處理分析實(shí)時(shí)地形等任務(wù)。這些蜘蛛通過 WiFi 和藍(lán)牙相互交流，報(bào)告自己可以覆蓋多少范圍，從而使它們的集體大腦可以將工作進(jìn)行分解并將各部分分配給各個(gè)機(jī)器人。

這個(gè)系統(tǒng)被稱為 SISPIs（Siemens Spiders），Dalloro 給出了一個(gè)該系統(tǒng)可能如何最終解決一個(gè)項(xiàng)目的例子。「這部分基本上來自一個(gè)叫做 3D 繪圖的系統(tǒng)，它這能和這些機(jī)器人交流，」他說，「而且這些機(jī)器人基本上接收了全部一樣的信息，而且它們彼此協(xié)商……以一種并行的方式?jīng)Q定誰將制造哪個(gè)部件以及怎樣將執(zhí)行過程分割開。」

這些蜘蛛知道它們的能力和局限。它們都配置了三個(gè)陀螺儀和加速度計(jì)，加上腿部還有測(cè)量力的執(zhí)行器——所有這些都是為了確定蜘蛛的位置以及其如何從一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)的方式。該機(jī)器人團(tuán)隊(duì)甚至能在其中一臺(tái)機(jī)器人發(fā)生故障或電池用盡時(shí)找到應(yīng)對(duì)的方法。

蜂群式思維工廠

西門子的最終目標(biāo)并不是部署一支噴吐塑料的 3D 打印機(jī)器人大軍。SISPIs 只是一個(gè)概念證明，說明靈活的自動(dòng)化機(jī)器人團(tuán)隊(duì)是有可能的。這個(gè)想法最早由西門子的工程師 Sinan Bank 于 2014 年提出。Dalloro 說：「我們希望盡可能快地完成這件事情。」在一段展示一個(gè)行動(dòng)中的這種機(jī)器人的視頻中，該機(jī)器人試探性地向周圍踏步，就像一只新生的小馬駒還在尋找它的（六條）腿。「這是我們的第一步，」Dalloro 說，并將這一項(xiàng)目稱為一個(gè)「登月計(jì)劃」。他說：「這讓我們同時(shí)在多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)加速和發(fā)展著多種不同的技術(shù)。」

從原型機(jī)上看，明顯體現(xiàn)出來的一個(gè)問題是如何讓這些機(jī)器人變得更加優(yōu)美。Bank 和 Dalloro 將會(huì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)來分析機(jī)器人的移動(dòng)方式并尋找更好的方法。并非所有未來的機(jī)器人都會(huì)像蜘蛛一樣移動(dòng)。

西門子也正在尋找讓機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航的方法。這些機(jī)器人目前使用的是一種被稱為 PTAM（并行追蹤和測(cè)繪）的視覺方法，該方法可讓機(jī)器人在不需要特定定位標(biāo)記的情況下識(shí)別環(huán)境并在環(huán)境中導(dǎo)航。（PTAM 技術(shù)也已在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中被用來測(cè)繪地形和疊加虛擬物體。）未來，這些機(jī)器人也可能會(huì)使用無線電信標(biāo)來進(jìn)行三角測(cè)量。

PTAM 系統(tǒng)視頻介紹

Dalloro 說，盡管目前的機(jī)器人尺寸大約是微波爐大小，但該基本設(shè)計(jì)可以放大到工業(yè)尺寸。例如，未來焊接汽車的機(jī)器人全部可能都能重新配置自己，然后去焊接鋼柜。「當(dāng)然，我們可以預(yù)見這種可重新配置工廠的適應(yīng)性，它擁有更多可以自動(dòng)到處移動(dòng)的通用型工業(yè)機(jī)器」他說，「而不是高度專業(yè)化并且造價(jià)昂貴的空間位置受限的機(jī)器。」

這些機(jī)器人甚至可能不會(huì)限制在一個(gè)工廠中。Dalloro 說可能能將一個(gè)機(jī)器人隊(duì)派遣到惡劣的環(huán)境中，讓它們通過打印混凝土而不是塑料來為未來的移居者建造基地。為了延續(xù)「登月計(jì)劃」這個(gè)比喻的話題，我問他這種基地是否可能出現(xiàn)在另一個(gè)星球。「那甚至將更激動(dòng)人心，」他笑著說，并補(bǔ)充說這種場(chǎng)景已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他現(xiàn)在的設(shè)想（盡管這不是不可能的）。

Dalloro 和 Bank 并不十分確切地知道這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景，而他們并不認(rèn)為問題有多難。SISPIs 脫胎于西門子種子基金（Siemens Seed Fund），該機(jī)構(gòu)創(chuàng)立于 2012 年，類似于洛克希德·馬丁公司「臭鼬工廠」，為西門子的科學(xué)家和工程師想出創(chuàng)新想法提供資助。Dalloro 很有野心地將其比作是美國(guó)軍方的國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）。但更好的比喻應(yīng)該是一個(gè)自由放養(yǎng)的企業(yè)實(shí)驗(yàn)室（如微軟研究院）的迷你版本。

「我不知道下一個(gè)版本會(huì)長(zhǎng)什么樣，」Dalloro 說，「但我可以告訴你會(huì)有下一個(gè)版本。這是肯定的。」

本文選自 Fastcompany，作者：SEAN CAPTAIN;機(jī)器之心編譯