生产线上的变形金刚：机器人已经大规模进驻了工厂

　　机器人已经大规模进驻了工厂，并成为人类历史上最有力量的劳动力。

　　文｜CBN记者 李蓉慧 许悦

　　制图｜李婷婷

　　给你一秒钟说出这个世界上的机器人数量……好了，答案是超过百万，并且未来三年内这个数字至少还会翻一倍。因为2011年7月29日，郭台铭宣布三年后富士康拥有机器人的数量将超过100万台，而它现在只不过拥有一万台左右。

　　和电影里酷酷的那种人形机器人相比，这些机器人大多不会具有人体的形状，而且也不需要。它们也不会出现在街头巷尾，它们只会出现在富士康深圳和山西晋城的工业园中。它们大多以机械臂的形态存在—这是流水线上最常见的工业机器人形态。

　　某种程度上，这些机器人可以看成是生产线的一部分，不过它们的的确确在成为人类的工友，或者干脆抢走了某些人的工作。因为它们能完成或简单或复杂的工作，而且吃苦耐劳，无所抱怨。

　　如果要用“人”的概念来理解这些生产线上的钢铁之躯也可以。人由大脑发出指令，由肌肉带动某个具体部位，然后进行动作；这些生产线上的机器人则用计算机控制系统作为大脑，由驱动系统作为肌肉，然后驱动机械臂进行作业。

　　最初的工业机器人其实被称之为自动化机器更为合适。通过简单的指令输入，这些机器能进行简单操作，比方说左右上下的摇摆。

　　对于实用主义者而言，不具备人形的机器人可能不酷，但足以带来效率、生产力和金钱。1959年乔治·德沃尔(George Devol)和约瑟夫·英格伯格(Joseph Engelberger)制造出第一台工业机器人后成立了一家机器人制造工厂。他们觉得这些摇摆足以完成一些工作，例如简单的喷涂，并且期待它能像蒸汽机那样给人类的生产带来飞跃。

　　此后机器人的进化朝着两个方向：人工智能的进化和机械臂精细化动作的进步。计算机科学使得人们能通过编程向机器人发出较为复杂的指令，而对机械臂轴承关节等的设计则使机器人能执行精细化程度较高的动作。

　　例如，通常剪板机的操作需要有许多操作工人进行重复作业—一两个工人在吊车的帮助下从料架上取下板料，在剪板机的工作台定位，用一个带标尺的前挡料或后档料手动设置剪切参数，推动板料到刀具下剪断。如果板料不止一个边需要剪断，他们还需要旋转板料。

　　现在，一台手臂承重能力为1000公斤的机器人可以从料架上抓取板料，放置在剪板机的工作台上。机器人和一个外置伺服电机连接，这一电机会接受计算机的指令。当计算机发出指令后，机器人就能把板料需要剪切的部位精确地推到剪板机的刀具下。信号会命令机械手的张合以及抓紧，也会告诉机械臂在推动板料时应该推进多少以剪切出合乎尺寸的板料。当板料不止一个边需要剪切时，机械臂会在一次剪切完成后迅速把材料调转一个方向。

　　“在手工作业时，3个人需要大约5分钟把板材放置到起重装置上，但是这样的操作机器人只要20秒钟。”研发出这个机器人的莱恩钢铁公司合伙人迈克·戈登说。

　　对于富士康而言，尽管中国拥有廉价的劳动力成本，但在一些重复性较强的工种上用机器人替代也是一件性价比很高的事情。“比如，1个机器人可以连续工作24小时，一般可以顶替2至3个人的工作量，单件产品所需要的生产时间也被大大缩短，而且生产出来的产品质量和稳定性也很高。” 上海北人机电科技有限公司总经理朱振友在接受《第一财经周刊》采访时说。

　　在未来，工业机器人能承担的将不仅仅是重复性较强的工作。人们希望机器人能够越来越适应复杂的工作环境，就像一个真正的工人那样。现在，人工智能朝着“机器学习”方面做出的努力使得这成为了可能。这些工业机器人会装置上传感器，通过这些传感器来获得周围环境的大量数据，然后通过算法对这些数据进行分析，建立模型，最后完成具体的应用。一个例子是，装上摄像头的机器人可以完成对颜色的分拣工作。

　　“机器人负重从0.5 公斤到1.35吨不等，但能从同一个平面上，挑选不同颜色、相同形状的机器人是目前技术含量最高的智能机器人。”上海发那科机器人有限公司总经理钱晖说。他说现有一半的客户都在订智能机器人。

　　人们在计算机领域获得的进步还能将不同的工业机器人放入同一个流水线，让它们以团队的方式合作。软件工程师们通过编程使得这些大家伙不会和它们的“同事”碰撞，或者挤成一团。

　　现在，西门子的软件工程师开始通过“虚拟试生产”来模拟机器人在实际生产过程中的操作，以避免具体应用时可能出现的问题。这一方法在实际案例中能帮助企业缩短30%至50%的作业时间。

　　研究人员努力的另外一个方向是让工业机器人的“手”更为灵巧，以能胜任更多工作。其中“抓”和“握”是制造机械手的关键，大多数机械手设计都是基于有“指头”的手爪设计。例如Vecna公司开发的机械手每个“手指”最大负重是120磅，敏感度可以精确到几盎司。内置的控制系统负责控制定位、施力程度，这保证了机器手可轻松操作任何尺寸的物品—从拧灯泡到捡包裹。这些努力能使机器人处理更多形状或者材质的产品。

　　芝加哥大学和iRobot公司的联合研发者则试图用大量微小颗粒材料取代手指，当它需要抓住一个东西时，颗粒材料就被吹起以符合物体的形状。这些粒状材料被经过真空处理迅速变硬直接捏住物体而不需要经过对象的反馈计算才捏住。这比普通的机械手能更牢固地抓住物体。

　　ABB公司在考虑这些机器人工人如何能和人类工人共处一室地工作。此前的这些机器人都是庞然大物，在应用时通常要与人群隔离，以防止误伤发生。这家公司开发出一些更轻便紧凑的机器人，它可以由一个人用顶部的把手来方便移动，电机也有限制运行功率，甚至机身周围包裹着软垫。

　　“这能在生产顺序发生变化，或者安排新的生产布局时，让它们和人类同事很容易就做好配合。”ABB的发言人说。

　　富士康在这三年中生产的百万台机器人或许不会应用那么前沿的技术。它之前遇到的问题是工人们无法像机器人那样工作，因此试图用机器人来替代工人。它给自己的标准是，一条生产线上假如60%至70%的操作由机械完成，就可以被认为是全自动化。

　　对于富士康而言，工业机器人是否足够先进远不是问题，机器人是否替代了太多工人这才是问题。如果按照1个机器人可以替代2到3个员工的比例计算，100万台机器人就可能意味着200万到300万个劳动力将被替代。曾经在英国和美国都有工人们抗议机器抢走了自己的饭碗，甚至因此砸毁机器，现在，轮到中国了。

　　7月29日那晚，郭台铭表示，富士康将加快转型步伐，但愿之后人的问题不会比机器人的问题更难解决。

　　工业机器人产业化前演进史

　　1930

　　在英国伯明翰的“英国工业展”上，展出了一台会缝纫的机器人，它的标语是：更多产出，更少人工。这是人们第一次开始设想机器人替代人类的工种。

　　1939

　　美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它可以行走，由一个电子眼、48个继电器、11个马达和电缆等组成。

　　1942

　　美国科幻巨匠阿西莫夫(Isaac?Asimov) 提出“机器人三大定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。

　　1948

　　诺伯特·维纳(Norbert Wiener) 出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。

　　1953

　　美国人Harvey G. Chapman Jr。制造了机器人Garco。Harvey希望Garco有这样的作用，“能承担那些对人类而言太过于危险的工作。”

　　1954

　　16岁的Kirt Gloden意识到一个手臂就能做很多事情，所以他制造出了第一个“机械臂”，并且它叫Arthur。

　　1956

　　在达特茅斯会议上，马文·明斯基(Marvin Lee Minsky) 认为智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。

　　1978

　　美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。至此，工业机器人开始迅速演进，种类繁多。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。

　　1973

　　世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。

　　1970

　　Dennis Weston开始为机器人编程，并且研究机械关节、信号传递等。

　　1968

　　美国斯坦福研究所的Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界上第一台智能机器人。

　　1965

　　NASA的机器人宇航员。它能重复做35种人类的动作，例如移动手臂、脚，转动关节等等，科学家还试图让它能轻轻放下一个鸡蛋而不打破它。

　　1962

　　美国AMF公司生产的“VERSTRAN”(意思是万能搬运)成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国。

　　1959

　　乔治·德沃尔(George Devol)与美国发明家约瑟夫·英格伯格(Joseph Engelberger)联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂—Unimation公司。

　　特种机器人

　　和生产线上的机器人相比，特种机器人的工作环境更为复杂和不确定，因此对机器人的要求更高，比方说要求具有行走功能、对外感知能力以及局部的自主规划能力。这些机器人往往应用了最前沿技术。

　　01 军用机器人

　　这是用于战场的机器人，以期完成侦查、作战和后勤支援等任务。一些机器人已能根据传感器获得的信息向人们提供多种可供选择的军事行动方案。

　　02 无人驾驶机

　　由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，对通信、传感器、人工智能和发动机技术都有很高的要求。

　　03 建筑机器人

　　建筑机器人种类繁多，包括高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人等，主要代替人类完成重复作业或者高空作业。

　　04 水下机器人

　　现在分有缆水下机器人和无缆水下机器人两大类，主要用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道铺设等方面。

　　05 医用机器人

　　医用机器人种类很多，有运送物品的机器人，临床医疗用机器人和医用教学机器人等。最为智能的医用机器人能在医生的操纵下完成手术。

　　06 空间机器人

　　需要机器人能在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明差的环境中工作，因此空间机器人无论是在人工智能还是在材料应用上都有很高要求。

　　07 核工业用机器人

　　需要机器人能够进行放射性储罐的清理，或者对反应堆进行操作，有些还要对辐射进行检测。

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