01 短篇案例

由于優(yōu)傲機(jī)器人具有極為安全的特性，并采用開(kāi)放式架構(gòu)，不僅易于推進(jìn)更“大膽”的研究，還能夠?qū)崿F(xiàn)流命令和快速迭代；因此，歐特克選擇了優(yōu)傲機(jī)器人進(jìn)行廣泛的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

02 挑戰(zhàn)

歐特克主要研發(fā)建筑業(yè)常用軟件，并希望通過(guò)研發(fā)，打造全新的解決方案，實(shí)現(xiàn)客戶與機(jī)器人的緊密合作，完成只有人機(jī)協(xié)作才能執(zhí)行的任務(wù)。雖然制造供應(yīng)鏈允許較小的產(chǎn)品公差，但在施工中所用部件的差別通常較大，這就給自動(dòng)化解決方案的可重復(fù)性和處理性能帶來(lái)了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常常需要安裝防護(hù)罩，而且只能專門(mén)執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，所以想要在高低不平的建筑工地上移動(dòng)一臺(tái)機(jī)器人，并將其用于不同的任務(wù)絕非易事。

03 解決方案

歐特克機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室正在利用優(yōu)傲機(jī)器人的協(xié)作機(jī)械臂(cobot)來(lái)解決人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、繪圖和智能裝配系統(tǒng)等研究項(xiàng)目中的這些挑戰(zhàn)。近期的四個(gè)項(xiàng)目包括：

蜂巢館——人機(jī)交互
“蜂巢”是一座由生竹子和纖維條建成的建筑，由歐特克大學(xué)、斯圖加特計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院（ICD）、歐特克機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和優(yōu)傲機(jī)器人聯(lián)合打造而成。旨在使用戶體驗(yàn)到機(jī)器人制造、可穿戴設(shè)備、RFID跟蹤和建筑構(gòu)件嵌入智能設(shè)備無(wú)縫集成于建筑之中的無(wú)窮樂(lè)趣。這是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。生竹子質(zhì)地不均勻、很容易彎曲，而且長(zhǎng)度和寬度各不相同。歐特克機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究工程師 Heather Kerrick 解釋說(shuō)：“剛開(kāi)始的時(shí)候，我們并不確定能在多大程度上利用機(jī)器人，幫助它理解任務(wù)的不確定性和變化性。我們給機(jī)器人安裝了傳感器，賦予它決策能力以及據(jù)此行動(dòng)的權(quán)力，對(duì)此我們感到無(wú)比自豪?！?/p>

蜂巢館建立在“纏繞站”上，參與者隨機(jī)將三條竹片固定在一臺(tái)優(yōu)傲機(jī)器人，機(jī)器人通過(guò)必要的動(dòng)作序列，將纖維鉤在竹子的頂端，構(gòu)建出像風(fēng)滾草一樣獨(dú)特的張拉整體?！皟?yōu)傲機(jī)器人的動(dòng)作和測(cè)量都非常精確，要是換成人類在現(xiàn)場(chǎng)操作，無(wú)疑是很困難的，這就免除了使用諸多測(cè)量工具和設(shè)備的麻煩，”Kerrick 說(shuō)道，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了安全性?！拔覀冋谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究，機(jī)器人基于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)器人很可能會(huì)做出一些我們意想不到的動(dòng)作，”Kerrick 解釋道，并補(bǔ)充說(shuō)如果當(dāng)時(shí)她的團(tuán)隊(duì)采用的是更大的工業(yè)機(jī)器人，他們就無(wú)法以同樣的方式讓公眾參與進(jìn)行,而且研究項(xiàng)目的進(jìn)展也會(huì)變慢?！暗辛藘?yōu)傲機(jī)器人，我們的研究就可以更加大膽，因?yàn)槲覀兿嘈艡C(jī)器人不會(huì)毀壞自己，也不會(huì)對(duì)他人造成危險(xiǎn)。”歐特克團(tuán)隊(duì)成功地在三天內(nèi)建成了蜂巢館。

04 矢量繪圖-機(jī)器人沿路徑運(yùn)行

UR10 機(jī)器人能夠在無(wú)安全保護(hù)的情況下在開(kāi)放空間里進(jìn)行操作，這也讓它在由歐特克研究工程師 Evan Atherton 制作的大熱微電影《戀愛(ài)中的阿圖》(Artoo in Love)中客串了一把。電影中，優(yōu)傲機(jī)器人 UR10 在公園里畫(huà)肖像畫(huà)?！皫C(jī)器人到這個(gè)未知的地方是個(gè)很有趣的挑戰(zhàn)，”Atherton表示。他和同事們一起校準(zhǔn)機(jī)器人，編寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，指導(dǎo)機(jī)器人沿著投影在畫(huà)布上的矢量圖路徑前行?！癠R10設(shè)計(jì)非常理想：它不僅小巧靈活，而且十分安全。我們可以把它放在 Pelican 安全箱中帶出去。要是換成傳統(tǒng)機(jī)器人，就得需要一輛叉車和防護(hù)罩，這顯然是不可行的?！彼^續(xù)道。

05 機(jī)器人靈活協(xié)助建筑工地作業(yè)

鑒于優(yōu)傲機(jī)器人內(nèi)置的安全功能，歐特克還開(kāi)發(fā)出了一款用于建筑工地的“機(jī)器人助手”原型，它可以方便地在建筑工地上移動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)在機(jī)械臂末端安裝了一個(gè)路由器，還裝了一個(gè)攝像頭和投影機(jī)，并開(kāi)發(fā)了機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，使機(jī)器人能夠識(shí)別人類的手勢(shì)和語(yǔ)音命令。例如，UR10可以爬上一面干墻，在墻壁上投影出一個(gè)出口，用戶則可以對(duì)其進(jìn)行修改，然后用語(yǔ)音命令通知 UR10 繼續(xù)執(zhí)行開(kāi)孔操作。

06 智能裝配系統(tǒng)

歐特克利用優(yōu)傲機(jī)器人研究解決的另一個(gè)建筑挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)一款與Brick-Bot鋪磚機(jī)器人協(xié)作的智能裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要解決三個(gè)子問(wèn)題：分揀、重新抓取和放置。通過(guò)視覺(jué)引導(dǎo)，機(jī)器人可以在不同尺寸和顏色的磚塊中挑出一塊預(yù)先確定的磚塊。如果磚塊的抓取姿勢(shì)不對(duì)，UR10 會(huì)進(jìn)行視覺(jué)檢查，調(diào)整位置并重新抓取，直到磚塊正確地放置在夾爪中。最后的放置操作則由另一臺(tái)優(yōu)傲機(jī)器人——UR5，通過(guò)攝像頭檢查磚塊裝配?！跋乱淮蔚褪情_(kāi)始實(shí)際的設(shè)計(jì)裝配，例如樂(lè)高房子或玩具長(zhǎng)頸鹿，讓機(jī)器人自動(dòng)把它們建起來(lái),”歐特克軟件架構(gòu)師 Yotto Koga解釋說(shuō)，并強(qiáng)調(diào)了員工與機(jī)器人協(xié)作的必要性?！拔覀冞x擇優(yōu)傲機(jī)器人的一大主要原因就是其安全性。我可以把機(jī)器人連接至我的筆記本電腦，并在它旁邊工作，然后快速地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)迭代，而無(wú)需擔(dān)心安全協(xié)議會(huì)拖慢進(jìn)程。這將有助于我們?nèi)〉弥卮蟮捻?xiàng)目進(jìn)展。”?

優(yōu)傲機(jī)器人的開(kāi)放 API 也能夠助力進(jìn)程的快速推進(jìn)。“通過(guò)在 TCP 通信協(xié)議上使用流API，我們能夠?qū)?yōu)傲機(jī)器人進(jìn)行低層級(jí)控制，這將滿足我們的特殊需求——因?yàn)槲覀冃枰@過(guò)機(jī)器人自己的操作系統(tǒng)直接訪問(wèn)機(jī)器人。”軟件架構(gòu)師解釋說(shuō)。他的同事 Heather Kerrick 也講述了機(jī)器人開(kāi)放架構(gòu)對(duì)蜂巢項(xiàng)目的積極影響。“構(gòu)建蜂巢需要在團(tuán)隊(duì)和設(shè)備之間使用不同的編碼語(yǔ)言和環(huán)境，我們可以將所有的命令簡(jiǎn)化成單一字符串，然后發(fā)送給機(jī)器人。”她說(shuō)道。對(duì)于我們部署的大型工業(yè)機(jī)器人，想要避開(kāi)機(jī)器人內(nèi)置的本地控制通常需要采取額外步驟或使用額外的軟件，但優(yōu)傲機(jī)器人就不需要這樣。學(xué)習(xí)和使用優(yōu)傲機(jī)器人的腳本語(yǔ)言也極為簡(jiǎn)單?！?/p>