生產線上的變形金剛

給你一秒鐘說出這個世界上的機器人數量……好了，答案是超過百萬，并且未來三年內這個數字至少還會翻一倍。因為2011年7月29日，郭臺銘宣布三年后富士康擁有機器人的數量將超過100萬臺，而它現在只不過擁有一萬臺左右。

和電影里酷酷的那種人形機器人相比，這些機器人大多不會具有人體的形狀，而且也不需要。它們也不會出現在街頭巷尾，它們只會出現在富士康深圳和山西晉城的工業園中。它們大多以機械臂的形態存在—這是流水線上最常見的工業機器人形態。

某種程度上，這些機器人可以看成是生產線的一部分，不過它們的的確確在成為人類的工友，或者干脆搶走了某些人的工作。因為它們能完成或簡單或復雜的工作，而且吃苦耐勞，無所抱怨。

如果要用“人”的概念來理解這些生產線上的鋼鐵之軀也可以。人由大腦發出指令，由肌肉帶動某個具體部位，然后進行動作；這些生產線上的機器人則用計算機控制系統作為大腦，由驅動系統作為肌肉，然后驅動機械臂進行作業。

最初的工業機器人其實被稱之為自動化機器更為合適。通過簡單的指令輸入，這些機器能進行簡單操作，比方說左右上下的搖擺。

對于實用主義者而言，不具備人形的機器人可能不酷，但足以帶來效率、生產力和金錢。1959年喬治·德沃爾（George Devol）和約瑟夫·英格伯格（Joseph Engelberger)制造出第一臺工業機器人后成立了一家機器人制造工廠。他們覺得這些搖擺足以完成一些工作，例如簡單的噴涂，并且期待它能像蒸汽機那樣給人類的生產帶來飛躍。

此后機器人的進化朝著兩個方向：人工智能的進化和機械臂精細化動作的進步。計算機科學使得人們能通過編程向機器人發出較為復雜的指令，而對機械臂軸承關節等的設計則使機器人能執行精細化程度較高的動作。

例如，通常剪板機的操作需要有許多操作工人進行重復作業—一兩個工人在吊車的幫助下從料架上取下板料，在剪板機的工作臺定位，用一個帶標尺的前擋料或后檔料手動設置剪切參數，推動板料到刀具下剪斷。如果板料不止一個邊需要剪斷，他們還需要旋轉板料。

現在，一臺手臂承重能力為1000公斤的機器人可以從料架上抓取板料，放置在剪板機的工作臺上。機器人和一個外置伺服電機連接，這一電機會接受計算機的指令。當計算機發出指令后，機器人就能把板料需要剪切的部位精確地推到剪板機的刀具下。信號會命令機械手的張合以及抓緊，也會告訴機械臂在推動板料時應該推進多少以剪切出合乎尺寸的板料。當板料不止一個邊需要剪切時，機械臂會在一次剪切完成后迅速把材料調轉一個方向。

“在手工作業時，3個人需要大約5分鐘把板材放置到起重裝置上，但是這樣的操作機器人只要20秒鐘。”研發出這個機器人的萊恩鋼鐵公司合伙人邁克·戈登說。

對于富士康而言，盡管中國擁有廉價的勞動力成本，但在一些重復性較強的工種上用機器人替代也是一件性價比很高的事情。“比如，1個機器人可以連續工作24小時，一般可以頂替2至3個人的工作量，單件產品所需要的生產時間也被大大縮短，而且生產出來的產品質量和穩定性也很高。” 上海北人機電科技有限公司總經理朱振友在接受《第一財經周刊》采訪時說。

在未來，工業機器人能承擔的將不僅僅是重復性較強的工作。人們希望機器人能夠越來越適應復雜的工作環境，就像一個真正的工人那樣?，F在，人工智能朝著“機器學習”方面做出的努力使得這成為了可能。這些工業機器人會裝置上傳感器，通過這些傳感器來獲得周圍環境的大量數據，然后通過算法對這些數據進行分析，建立模型，最后完成具體的應用。一個例子是，裝上攝像頭的機器人可以完成對顏色的分揀工作。

“機器人負重從0.5 公斤到1.35噸不等，但能從同一個平面上，挑選不同顏色、相同形狀的機器人是目前技術含量最高的智能機器人。”上海發那科機器人有限公司總經理錢暉說。他說現有一半的客戶都在訂智能機器人。

人們在計算機領域獲得的進步還能將不同的工業機器人放入同一個流水線，讓它們以團隊的方式合作。軟件工程師們通過編程使得這些大家伙不會和它們的“同事”碰撞，或者擠成一團。

現在，西門子的軟件工程師開始通過“虛擬試生產”來模擬機器人在實際生產過程中的操作，以避免具體應用時可能出現的問題。這一方法在實際案例中能幫助企業縮短30%至50%的作業時間。

研究人員努力的另外一個方向是讓工業機器人的“手”更為靈巧，以能勝任更多工作。其中“抓”和“握”是制造機械手的關鍵，大多數機械手設計都是基于有“指頭”的手爪設計。例如Vecna公司開發的機械手每個“手指”最大負重是120磅，敏感度可以精確到幾盎司。內置的控制系統負責控制定位、施力程度，這保證了機器手可輕松操作任何尺寸的物品—從擰燈泡到撿包裹。這些努力能使機器人處理更多形狀或者材質的產品。

芝加哥大學和iRobot公司的聯合研發者則試圖用大量微小顆粒材料取代手指，當它需要抓住一個東西時，顆粒材料就被吹起以符合物體的形狀。這些粒狀材料被經過真空處理迅速變硬直接捏住物體而不需要經過對象的反饋計算才捏住。這比普通的機械手能更牢固地抓住物體。

ABB公司在考慮這些機器人工人如何能和人類工人共處一室地工作。此前的這些機器人都是龐然大物，在應用時通常要與人群隔離，以防止誤傷發生。這家公司開發出一些更輕便緊湊的機器人，它可以由一個人用頂部的把手來方便移動，電機也有限制運行功率，甚至機身周圍包裹著軟墊。

“這能在生產順序發生變化，或者計劃 新的生產布局時，讓它們和人類同事很容易就做好配合。”ABB的發言人說。

富士康在這三年中生產的百萬臺機器人或許不會應用那么前沿的技術。它之前遇到的問題是工人們無法像機器人那樣工作，因此試圖用機器人來替代工人。它給自己的標準是，一條生產線上假如60%至70％的操作由機械完成，就可以被認為是全自動化。

對于富士康而言，工業機器人是否足夠先進遠不是問題，機器人是否替代了太多工人這才是問題。如果按照1個機器人可以替代2到3個員工的比例計算，100萬臺機器人就可能意味著200萬到300萬個勞動力將被替代。曾經在英國和美國都有工人們抗議機器搶走了自己的飯碗，甚至因此砸毀機器，現在，輪到中國了。

7月29日那晚，郭臺銘表示，富士康將加快轉型步伐，但愿之后人的問題不會比機器人的問題更難解決。

工業機器人產業化前演進史

1930

在英國伯明翰的“英國工業展”上，展出了一臺會縫紉的機器人，它的標語是：更多產出，更少人工。這是人們第一次開始設想機器人替代人類的工種。

1939

美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro。它可以行走，由一個電子眼、48個繼電器、11個馬達和電纜等組成。

1942

美國科幻巨匠阿西莫夫（Isaac?Asimov） 提出“機器人三大定律”。雖然這只是科幻小說里的創造，但后來成為學術界默認的研發原則。

1948

諾伯特·維納（Norbert Wiener） 出版《控制論》，闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經、感覺機能的共同規律，率先提出以計算機為核心的自動化工廠。

1953

美國人Harvey G. Chapman Jr.制造了機器人Garco。Harvey希望Garco有這樣的作用，“能承擔那些對人類而言太過于危險的工作。”

1954

16歲的Kirt Gloden意識到一個手臂就能做很多事情，所以他制造出了第一個“機械臂”，并且它叫Arthur。

1956

在達特茅斯會議上，馬文·明斯基（Marvin Lee Minsky） 認為智能機器“能夠創建周圍環境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以后30年智能機器人的研究方向。

1978

美國Unimation公司推出通用工業機器人PUMA，這標志著工業機器人技術已經完全成熟。至此，工業機器人開始迅速演進，種類繁多。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。

1973

世界上第一次機器人和小型計算機攜手合作，誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機器人T3。

1970

Dennis Weston開始為機器人編程，并且研究機械關節、信號傳遞等。

1968

美國斯坦福研究所的Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據人的指令發現并抓取積木,不過控制它的計算機有一個房間那么大。Shakey可以算是世界上第一臺智能機器人。

1965

NASA的機器人宇航員。它能重復做35種人類的動作，例如移動手臂、腳，轉動關節等等，科學家還試圖讓它能輕輕放下一個雞蛋而不打破它。

1962

美國AMF公司生產的“VERSTRAN”（意思是萬能搬運）成為真正商業化的工業機器人，并出口到世界各國。

1959

喬治·德沃爾（George Devol）與美國發明家約瑟夫·英格伯格（Joseph Engelberger）聯手制造出第一臺工業機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠—Unimation公司。

特種機器人

和生產線上的機器人相比，特種機器人的工作環境更為復雜和不確定，因此對機器人的要求更高，比方說要求具有行走功能、對外感知能力以及局部的自主規劃能力。這些機器人往往應用了最前沿技術。

01 軍用機器人

這是用于戰場的機器人，以期完成偵查、作戰和后勤支援等任務。一些機器人已能根據傳感器獲得的信息向人們提供多種可供選擇的軍事行動方案。

02 無人駕駛機

由無線電遙控設備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器，對通信、傳感器、人工智能和發動機技術都有很高的要求。

03 建筑機器人

建筑機器人種類繁多，包括高層建筑抹灰機器人、預制件安裝機器人等，主要代替人類完成重復作業或者高空作業。

04 水下機器人

現在分有纜水下機器人和無纜水下機器人兩大類，主要用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業、管道鋪設等方面。

05 醫用機器人

醫用機器人種類很多，有運送物品的機器人，臨床醫療用機器人和醫用教學機器人等。最為智能的醫用機器人能在醫生的操縱下完成手術。

06 空間機器人

需要機器人能在微重力、高真空、超低溫、強輻射、照明差的環境中工作，因此空間機器人無論是在人工智能還是在材料應用上都有很高要求。

07 核工業用機器人

需要機器人能夠進行放射性儲罐的清理，或者對反應堆進行操作，有些還要對輻射進行檢測。