“我們將會越來越多地制造消費者或不同的行業(yè)想要的哪些越來越復雜的產(chǎn)品，”西門子企業(yè)技術(CT)部門研究負責人 Livio Dalloro 說，“當你要在不同的產(chǎn)品生產(chǎn)之前切換時，將(一條裝配線)上線然后又下線的成本是相當高的。”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)品設計的快速迭代。
西門子機器人實驗室;Livio Dalloro 和 Sinan Bank 與他們的蜘蛛機器人
西門子的解決方案是一個可以自由搭配的通用型工人機器人集群——可以給它們分配任務然后它們會自己找到完成這一任務的方法。Dalloro 的團隊在位于新澤西普林斯頓的西門子實驗室，他們開發(fā)出了類蜘蛛的 3D 打印機，這些機器可以像一個協(xié)作團隊一樣到處爬行。每個機器人看起來像是一個戴著氈帽的蜘蛛人瓦力(Wall-E，機器人總動員人物)，有一個安裝著類似于 Xbox Kinect 的 3D 深度感應攝像頭的腦袋。在那之上還有一個紅外激光掃描儀，可用來進一步評估周圍環(huán)境?，F(xiàn)成的電路板上的多核 CPU 上運行著 Linux 系統(tǒng)，可以完成處理分析實時地形等任務。這些蜘蛛通過 WiFi 和藍牙相互交流，報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行分解并將各部分分配給各個機器人。
這個系統(tǒng)被稱為 SISPIs(Siemens Spiders)，Dalloro 給出了一個該系統(tǒng)可能如何最終解決一個項目的例子。“這部分基本上來自一個叫做 3D 繪圖的系統(tǒng)，它這能和這些機器人交流，”他說，“而且這些機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。它們都配置了三個陀螺儀和加速度計，加上腿部還有測量力的執(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點移動到下一個點的方式。該機器人團隊甚至能在其中一臺機器人發(fā)生故障或電池用盡時找到應對的方法。
蜂群式思維工廠
西門子的最終目標并不是部署一支噴吐塑料的 3D 打印機器人大軍。SISPIs 只是一個概念證明，說明靈活的自動化機器人團隊是有可能的。這個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。”在一段展示一個行動中的這種機器人的視頻中，該機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，并將這一項目稱為一個’登月計劃‘。他說：“這讓我們同時在多個學科領域內(nèi)加速和發(fā)展著多種不同的技術。”
從原型機上看，明顯體現(xiàn)出來的一個問題是如何讓這些機器人變得更加優(yōu)美。Bank 和 Dalloro 將會使用機器學習來分析機器人的移動方式并尋找更好的方法。并非所有未來的機器人都會像蜘蛛一樣移動。
西門子也正在尋找讓機器人進行導航的方法。這些機器人目前使用的是一種被稱為 PTAM(并行追蹤和測繪)的視覺方法，該方法可讓機器人在不需要特定定位標記的情況下識別環(huán)境并在環(huán)境中導航。(PTAM 技術也已在增強現(xiàn)實中被用來測繪地形和疊加虛擬物體。)未來，這些機器人也可能會使用無線電信標來進行三角測量。
PTAM 系統(tǒng)視頻介紹
Dalloro 說，盡管目前的機器人尺寸大約是微波爐大小，但該基本設計可以放大到工業(yè)尺寸。例如，未來焊接汽車的機器人全部可能都能重新配置自己，然后去焊接鋼柜。“當然，我們可以預見這種可重新配置工廠的適應性，它擁有更多可以自動到處移動的通用型工業(yè)機器。”他說，“而不是高度專業(yè)化并且造價昂貴的空間位置受限的機器。”
這些機器人甚至可能不會限制在一個工廠中。Dalloro 說可能能將一個機器人隊派遣到惡劣的環(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)’登月計劃‘這個比喻的話題，我問他這種基地是否可能出現(xiàn)在另一個星球。“那甚至將更激動人心，”他笑著說，并補充說這種場景已經(jīng)遠遠超出了他現(xiàn)在的設想(盡管這不是不可能的)。
Dalloro 和 Bank 并不十分確切地知道這項技術的發(fā)展前景，而他們并不認為問題有多難。SISPIs 脫胎于西門子種子基金(Siemens Seed Fund)，該機構(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軍方的國防高級研究計劃局(DARPA)。但更好的比喻應該是一個自由放養(yǎng)的企業(yè)實驗室(如微軟研究院)的迷你版本。
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