西門子想讓自動機(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)作來找到完成一個項(xiàng)目的方法。

西門子開發(fā)通用協(xié)作機(jī)器人

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(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，難以跟上市場需求。

“我們將會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LivioDalloro說，“當(dāng)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(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。

西門子的解決方案是一個可以自由搭配的通用型工業(yè)機(jī)器人集群——可以給它們分配任務(wù)然后它們會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)器可以像一個協(xié)作團(tuán)隊(duì)一樣到處爬行。每個機(jī)器人看起來像是一個戴著氈帽的蜘蛛人瓦力(Wall-E，機(jī)器人總動員人物)，有一個安裝著類似于XboxKinect的3D深度感應(yīng)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(jìn)一步評估周圍環(huán)境?，F(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機(jī)器人。

這個系統(tǒng)被稱為SISPIs(SiemensSpiders)，Dalloro給出了一個該系統(tǒng)可能如何最終解決一個項(xiàng)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(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(jì)，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(diǎn)移動到下一個點(diǎn)的方式。該機(jī)器人團(tuán)隊(duì)甚至能在其中一臺機(jī)器人發(fā)生故障或電池用盡時找到應(yīng)對的方法。

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只是一個概念證明，說明靈活的自動化機(jī)器人團(tuán)隊(duì)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(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腿。“這是我們的第一步，”Dalloro說，并將這一項(xiàng)目稱為一個“登月計(jì)劃”。他說：“這讓我們同時在多個學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)加速和發(fā)展著多種不同的技術(shù)。”

西門子正在尋找讓機(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)中被用來測繪地形和疊加虛擬物體。)未來，這些機(jī)器人也可能會使用無線電信標(biāo)來進(jìn)行三角測量。

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到處移動的通用型工業(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)器人甚至可能不會限制在一個工廠中。Dalloro說可能能將一個機(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。