西门子发明协作蜘蛛机器人，改变传统生产线
西门子想让自动机器人超越传统不只是做一种工作，而是能通过彼此协作来找到完成一个项目的方法。
在 1936 年的电影《摩登时代》中，查理·卓别林扮演一位工作只是拧紧螺栓的工厂工人——不断重复，整天都是如此，直到最后他终于发疯了。机器人作为他的后继者，正经历着这样的生活，这种生活可能也是一遍又一遍地焊接同样的汽车组件。这种工厂模式正在接近自己的突破点，德国工业巨头西门子说，因为这种模式太多迟钝，难以跟上市场需求。
「我们将会越来越多地制造消费者或不同的行业想要的哪些越来越复杂的产品，」西门子企业技术（CT）部门研究负责人 Livio Dalloro 说，「当你要在不同的产品生产之前切换时，将（一条装配线）上线然后又下线的成本是相当高的。」换句话说，为一种新产品重新配置一条传统生产线的成本有碍于产品设计的快速迭代。
西门子机器人实验室；Livio Dalloro 和 Sinan Bank 与他们的蜘蛛机器人
西门子的解决方案是一个可以自由搭配的通用型工人机器人集群——可以给它们分配任务然后它们会自己找到完成这一任务的方法。Dalloro 的团队在位于新泽西普林斯顿的西门子实验室，他们开发出了类蜘蛛的 3D 打印机，这些机器可以像一个协作团队一样到处爬行。每个机器人看起来像是一个戴着毡帽的蜘蛛人瓦力（Wall-E，机器人总动员人物），有一个安装着类似于 Xbox Kinect 的 3D 深度感应摄像头的脑袋。在那之上还有一个红外激光扫描仪，可用来进一步评估周围环境。现成的电路板上的多核 CPU 上运行着 Linux 系统，可以完成处理分析实时地形等任务。这些蜘蛛通过 WiFi 和蓝牙相互交流，报告自己可以覆盖多少范围，从而使它们的集体大脑可以将工作进行分解并将各部分分配给各个机器人。
这个系统被称为 SISPIs（Siemens Spiders），Dalloro 给出了一个该系统可能如何最终解决一个项目的例子。「这部分基本上来自一个叫做 3D 绘图的系统，它这能和这些机器人交流，」他说，「而且这些机器人基本上接收了全部一样的信息，而且它们彼此协商……以一种并行的方式决定谁将制造哪个部件以及怎样将执行过程分割开。」
这些蜘蛛知道它们的能力和局限。它们都配置了三个陀螺仪和加速度计，加上腿部还有测量力的执行器——所有这些都是为了确定蜘蛛的位置以及其如何从一个点移动到下一个点的方式。该机器人团队甚至能在其中一台机器人发生故障或电池用尽时找到应对的方法。
蜂巢式思维工厂
西门子的最终目标并不是部署一支喷吐塑料的 3D 打印机器人大军。SISPIs 只是一个概念证明，说明灵活的自动化机器人团队是有可能的。这个想法最早由西门子的工程师 Sinan Bank 于 2014 年提出。Dalloro 说：「我们希望尽可能快地完成这件事情。」在一段展示一个行动中的这种机器人的视频中，该机器人试探性地向周围踏步，就像一只新生的小马驹还在寻找它的（六条）腿。「这是我们的第一步，」Dalloro 说，并将这一项目称为一个「登月计划」。他说：「这让我们同时在多个学科领域内加速和发展着多种不同的技术。」
从原型机上看，明显体现出来的一个问题是如何让这些机器人变得更加优美。Bank 和 Dalloro 将会使用机器学习来分析机器人的移动方式并寻找更好的方法。并非所有未来的机器人都会像蜘蛛一样移动。
西门子也正在寻找让机器人进行导航的方法。这些机器人目前使用的是一种被称为 PTAM（并行追踪和测绘）的视觉方法，该方法可让机器人在不需要特定定位标记的情况下识别环境并在环境中导航。（PTAM 技术也已在增强现实中被用来测绘地形和叠加虚拟物体。）未来，这些机器人也可能会使用无线电信标来进行三角测量。
Dalloro 说，尽管目前的机器人尺寸大约是微波炉大小，但该基本设计可以放大到工业尺寸。例如，未来焊接汽车的机器人全部可能都能重新配置自己，然后去焊接钢柜。「当然，我们可以预见这种可重新配置工厂的适应性，它拥有更多可以自动到处移动的通用型工业机器」他说，「而不是高度专业化并且造价昂贵的空间位置受限的机器。」
这些机器人甚至可能不会限制在一个工厂中。Dalloro 说可能能将一个机器人队派遣到恶劣的环境中，让它们通过打印混凝土而不是塑料来为未来的移居者建造基地。为了延续「登月计划」这个比喻的话题，我问他这种基地是否可能出现在另一个星球。「那甚至将更激动人心，」他笑着说，并补充说这种场景已经远远超出了他现在的设想（尽管这不是不可能的）。
Dalloro 和 Bank 并不十分确切地知道这项技术的发展前景，而他们并不认为问题有多难。SISPIs 脱胎于西门子种子基金（Siemens Seed Fund），该机构创立于 2012 年，类似于洛克希德·马丁公司「臭鼬工厂」，为西门子的科学家和工程师想出创新想法提供资助。Dalloro 很有野心地将其比作是美国军方的国防高级研究计划局（DARPA）。但更好的比喻应该是一个自由放养的企业实验室（如微软研究院）的迷你版本。
「我不知道下一个版本会长什么样，」Dalloro 说，「但我可以告诉你会有下一个版本。这是肯定的。」
本文选自：FastCompany，作者：SEAN CAPTAIN；机器之心编译，参与：吴攀、盛威