西門子開發通用協作機器人，或變革傳統生產線

西門子想讓自動機器人超越傳統，不只是做一種工作，而是能通過彼此協作來找到完成一個項目的方法。

在1936年的電影《摩登時代》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，整天都是如此，直到最后他終于發瘋了。機器人作為他的后繼者，正經歷著這樣的生活，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，德國工業巨頭西門子說，因為這種模式太多遲鈍，難以跟上市場需求。

「我們將會越來越多地制造消費者或不同的行業想要的哪些越來越復雜的產品，」西門子企業技術（CT）部門研究負責人LivioDalloro說，「當你要在不同的產品生產之前切換時，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，為一種新產品重新配置一條傳統生產線的成本有礙于產品設計的快速迭代。

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，他們開發出了類蜘蛛的3D打印機，這些機器可以像一個協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XboxKinect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境。現成的電路板上的多核CPU上運行著Linux系統，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。

這個系統被稱為SISPIs（SiemensSpiders），Dalloro給出了一個該系統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，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，而且它們彼此協商……以一種并行的方式決定誰將制造哪個部件以及怎樣將執行過程分割開。」

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SinanBank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加速和發展著多種不同的技術。」

從原型機上看，明顯體現出來的一個問題是如何讓這些機器人變得更加優美。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境并在環境中導航。（PTAM技術也已在增強現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機器」他說，「而不是高度專業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「登月計劃」這個比喻的話題，我問他這種基地是否可能出現在另一個星球。「那甚至將更激動人心，」他笑著說，并補充說這種場景已經遠遠超出了他現在的設想（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（SiemensSeedFund），該機構創立于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的企業實驗室（如微軟研究院）的迷你版本。

「我不知道下一個版本會長什么樣，」Dalloro說，「但我可以告訴你會有下一個版本。這是肯定的。」