“精通外语”的双臂机器人无需编程即可解决问题

借助人工智能（AI），一种双臂机器人近日问世，它无需编程即可用于产品制造，并且机器人手臂能自主分工协作，这代表了制造业自主生产的未来。

咔哒一声，一只机械手将一个灰色部件准确卡入导轨。手臂缩回去抓住另一个部件，这次是为了将其放在最佳位置，转交给另一只手臂，这样得以协调组装控制柜。双臂机器人的一部分：双手协调操作近日在德国慕尼黑展示。机器人系统是未来制造业的一个关键要素——它代表着工厂完全自主控制生产的未来。

实现经济的“单件定制化生产”

在某种程度上，自主控制在大批量生产中已经成为现实，例如安贝格工厂生产Simatic可编程逻辑控制器，实现了75％的自动化程度和99.99885％的质量合格率。不过，这些部件都是大批量生产的。每年有1200万件Simatic控制器发往全球各地的6万多个客户。因此，大批量生产已经成为现实。现在制造业更为需要的是超越基本的自动化，以自主执行任务的能力支持小批量、多品种生产，从而满足用户日益增长的定制化需求。传统自动化目前仍无法支持“单件定制化生产”实现盈利。

在西门子中央研究院，Kai Wurm博士和Georg von Wichert博士率领的团队致力于自主系统的研究，并成功解决了这个问题。Wurm指出：“我们的双臂智能机器人原型证明，经济划算的‘单件定制化生产’是可以实现的。将来，机器人将不再需要花费大量时间进行成本高昂的编程，不再需要仅能实现固定组装操作的冗长代码。我们只需要指定任务，系统就会自动将这些指令转换成程序。”

Kai Wurm博士（中）和Georg von Wichert博士（右）观察原型机器人的运动情况。

过渡到语义信息

Wurm表示：“我们只需告诉机器人，把某个部件安装到导轨上，它就会执行这个操作。”作为一个简化的例子，这项任务描述了 “单件定制化生产”的内涵。其中涉及加工或组装含有不同部件的多样化产品。机器人从关联的软件模型中获取制造产品的相关信息。传统的机器人无法理解这种CAD/CAM（计算机辅助设计和制造）模型，但新的机器人原型可以做到。从某种意义上说，这就好像机器人能够理解不同的语言，从而不必对其运动和工艺进行编程。

为此，机器人逐层拆分任务，如将“组装”这一总命令拆分为“拾取”和“递交”等可执行动作，直到机器人最终移动手臂或张开抓手。机器人能自己决定哪个手臂应该执行哪项任务。为做到这一点，开发人员赋予机器人将信息从产品开发软件提取到语义层的能力。

无需编程的双臂机器人证明经济的“单件定制化生产”是切实可行的。

Wurm指出：“产品部件和工艺信息在语义层面被转换成知识本体和知识图表，将原本隐含的信息清楚表达出来。到目前为止，对于将X部件卡入Y导轨这样的任务，人们必须以代码的形式教给机器人。不过，我们的原型机器人会自己分析问题并找到相应的解决方案。”

向自纠正系统迈进

双臂机器人原型系统还有纠错功能，不必事先预设错误（之前不知道会有错误发生，所以纠错没有被事先告知是一种选项）。例如，如果一个部件滑落，只要它在摄像头的视野内，机器人手臂就能够找到该部件。然后，手臂将拿起部件并调整所有后续动作，并正确安装。如果部件安装在另一侧，该手臂会把部件交给另一只手臂。

当然，组装控制柜只是一个开始。开发人员设想的是自组织的生产设施，可以响应自主改变的生产要求，不断优化操作，并充分利用互相协助的机器人。这些设施将是革命性的进展，即可自我馈送设计数据、纠正错误并自行计算所有动作和行为的系统。