機器人的那些事兒

李昊

機器人對于人力的替代和節(jié)省，跟數(shù)控機床、3D打印的本質(zhì)一樣，都是自動化技術發(fā)展的延續(xù)，沒有什么好夸大的。

前段時間觀看了一場公司的專場話劇。主演在開場時開玩笑說，“我知道在座的各位都是研究機器人的。我現(xiàn)在年紀越來越大了，孩子們也不在身邊，等將來我走不動了，我希望買一臺你們開發(fā)的機器人給我養(yǎng)老?！?/p>

機器人技術的出現(xiàn)，帶來了前所未有的柔性化。它們可以在自己的工作半徑內(nèi)，按照程序?qū)崿F(xiàn)各種精準、復雜的動作。比如機械手，讓很多從前難以自動化的焊接工藝得以實現(xiàn)。

但是由于它的名字，以及各類影視文學作品的誤導，加上流水線上，它們上下翻飛帶來的視覺沖擊，不少朋友，將這種柔性化跟智能化的概念相混淆了。認為今天科技發(fā)展日新月異，特斯拉已經(jīng)可以自動巡航了，科技展會上也開始出現(xiàn)那種惟妙惟肖的機械美女。那么像這位演員的期待，就更不是一個遙遠的夢想了。

想象和現(xiàn)實的差距總是巨大的，那這個現(xiàn)實又是什么樣的呢？作為一名系統(tǒng)集成工程師，我就從這些年所見所思出發(fā)，也來聊聊機器人的那些事兒。

機器人碰到的問題

所謂機器人的系統(tǒng)集成，就是將機器人本體、相關的工裝以及配套設備等集成起來，并通過調(diào)試，最終交付客戶使用。簡單來說，它解決的是，機器人到底能用來干嘛的問題，這也是絕大多數(shù)機器人企業(yè)的主要業(yè)務。

用一個不是很形象的比喻，如果購置一條機器人生產(chǎn)線，相當于是點一道菜，那么機器人只是廚具，而我們就是那個大廚。如果用一個詞來形容這行的特點，那不是智能而是非標（準）。因為不同行業(yè)的客戶，所涉及的工作性質(zhì)、成本要求、周期等差別很大。我們設計搭建機器人生產(chǎn)線的過程，遠不像它們批量生產(chǎn)時，準確高效。

曾參與過這樣的一個焊接方案設計，由于工序、結(jié)構(gòu)復雜，客戶還要求零人工。單單是解決工裝的干涉問題，就讓團隊成員絞盡了腦汁。我們用了近一個月，加班加點的搞出一套方案，甚至是最后一道工序該用什么原理，牽頭的技術負責人還沒有想明白。把資料發(fā)出，就匆忙的去參加評審。結(jié)果剛下飛機，客戶的電話打來了，不是投訴我們的方案不完整，而是覺得生產(chǎn)線的成本太高，要縮到原來的十分之一。當然，這一般也意味著，一個月的工作又付諸東流了。

類似情況，我們時常會遇見。很多第一次打算上馬機器人的客戶，往往也搞不清楚具體怎么實施。方案設計對于他們，就好比是房子剛下來，找裝修公司量尺寸出效果圖再報個價。至于是否簽合同，那是后話。而對于我們來說，系統(tǒng)集成的方案又不是裝修?？蛻羧绻灰喲b（保證生產(chǎn)質(zhì)量），給一個面積就能算出大概價格。而是要拿回去，一步步的分析工藝，有時為了保證兩個機器人的自動化工作，卻要買一臺價值十幾個機器人的配套設備。多一點少一點的差距，不是房子環(huán)保等級的問題，而是這個工作能不能要機器人來做，這樣成本超出預期就太正常了。

此外，與標準化程度較高的軟件行業(yè)不同，它幾乎沒有任何的可復制性。一些配套設備是根據(jù)實際需要臨時開發(fā)的，即便理論可行，但到實際使用時，能否保證功能，會不會導致其它意外，連設計者自己都沒底。

新上一個項目，就意味著一整個流程的重新開發(fā)。而且這些要素之間又都互相關聯(lián)，即便那位客戶只是提出縮減十分之一，也都是牽一發(fā)而動全身。

這種非標特點，還帶來了各環(huán)節(jié)的難以量化，項目進度只能估計。有的復制項目，在啟動時才發(fā)現(xiàn)資料欠缺太多，且跟實際設備有很大出入，最后變成了仿制跟改造。這種感覺，就好比準備了一桌菜，卻來了兩桌客人。

此外，由于周期漫長，加上非標設計極容易導致各種疏漏，經(jīng)常是在一邊忙著當前項目，另一邊還要解決上個項目現(xiàn)場調(diào)試時出現(xiàn)的問題。作為設計者，你幾乎預料不到，下一刻各環(huán)節(jié)會出什么狀況來找你解決。加班加點、疲于奔命是這行業(yè)的一種常態(tài)化。

“無人工廠”的難題

這就是機器人應用背后的一些心酸。如今，機器人的概念很火，但到底該怎么界定呢？

如果按照其實現(xiàn)最后功能來界定，那些機械臂顯然不是，它們雖然可以自由移動，但是僅有裸機什么也干不了。如果這些系統(tǒng)集成后的工作站與生產(chǎn)線才算做一臺機器人的話，雖然實現(xiàn)了具體工作的自動化，但那是把所有因素算在內(nèi)的情況下。從機械臂具體怎樣去焊一道焊縫，到工人誤入工作區(qū)域的檢測，漏了一丁點環(huán)節(jié)，你就不知道現(xiàn)場會出什么狀況。

如果讓它們丟下手頭的工作，去換另外一個，可不是切換程序那么簡單，而是布局、配套設備等整體的更換，這種成本與時間的損耗，不亞于重新購置，那么它又有何“智能”可言？畢竟，不靈活的機器人更適用于工藝復雜且大批量重復生產(chǎn)的場合。但是當各配套環(huán)節(jié)的技術儲備都不足，且市場環(huán)境發(fā)生變化，它們就成了企業(yè)丟不下的沉重包袱。

曾有這樣一家裝備企業(yè)，其所在的行業(yè)，世界范圍也沒有同類企業(yè)上馬機器人的成功先例。企業(yè)的老板非常有想法，想當?shù)谝粋€吃螃蟹的人，而且目標更加激進，要打造一個“無人工廠”，包括我們在內(nèi)的幾家國內(nèi)公司參與了進來。

但項目啟動后，我們很快就意識到，為什么技術實力本該更強的國外同行卻不接這種活。整條生產(chǎn)線，是由一個個連續(xù)的工作站組成，下一個站的工作，是要建立在上一個站準確工作的基礎上。其中一個站，由于工件本體龐大，機器人不能在固定的底座上工作，而是要吊裝在更加龐大的行吊上，邊行走邊工作。

雖然在設計時，行吊通過了校核，可實際使用卻導致機械臂在行走時劇烈的抖動。但機器人本身只是按照設定的程序來精確移動，這種外部變化它們可不管，這也讓它完全無法保證工作精度。另一方面，上游加工企業(yè)的零件尺寸本身就保證不了。這種感覺，就像一個套用了多個復雜公式的連續(xù)計算題，輸入的參數(shù)和公式都在不斷變化，但卻要得出一個統(tǒng)一的答案。

隨著項目不斷的深入，這樣的意外越來越多，而人員和工期都是事先規(guī)劃好的。各環(huán)節(jié)不可避免的開始拖期，成產(chǎn)線始終無法調(diào)試出來。更不幸的是，就在那段時間，相關原物料價格快速下跌，對口企業(yè)縮減產(chǎn)能，于是采購訂單沒了。

這位老板也想過，趁市場低迷期，利用已經(jīng)搭建好的部分生產(chǎn)線，接一些其他行業(yè)的合同。但這些機器人只是為了特定工作而布置的，哪里找那種剛好適配它們的工作呢？一邊是無從解決的技術難題，另一邊是枯竭的資金，這條生產(chǎn)線也就變成了爛尾工程，一堆高科技的廢銅爛鐵。

冷靜看待機器人

有的朋友可能會問，難道我們這個行業(yè)，就不能想辦法做好相關標準，把共性的問題提煉出來，提高效率少走彎路么？其實這是很多相關企業(yè)考慮過的，有些還單獨成立了標準化部門。如果我們真的能把行業(yè)標準做到極致，也許那條生產(chǎn)線就不會爛尾。只是機器人應用的涉及面實在太廣，這種成本對于企業(yè)層面來講是難以企及的。

對于企業(yè)，更現(xiàn)實的選擇，是只從事熟悉的一小塊領域，然后慢慢積累經(jīng)驗。也因此，這個行業(yè)很難規(guī)?；?，但這現(xiàn)實與工業(yè)4.0概念的豪邁，卻顯得有點南轅北轍。

一提到國內(nèi)機器人的發(fā)展，很多朋友喜歡把關注點放在它們的核心零部件。雖然它們是機器人應用中重要的環(huán)節(jié)之一，也確實與國外存在差距。但一方面，核心零部件的性能演進，并不能改變機器人工作的根本原理，也解決不了那家裝備企業(yè)的問題。

另一方面，這其實反映了一些機器人企業(yè)的心態(tài)，做非標太操心，賺的又慢，最好就研發(fā)通用的產(chǎn)品，讓別人買我的機器人。至于拿回去怎么用，就不用多費心了。這種感覺就好像，原來做高科技里的“實業(yè)”太難，那就改做“房地產(chǎn)”吧。畢竟要開店的人，不管他做什么買賣，總要先租個店鋪。

但一般這種嘗試的結(jié)果，并不會讓他們跳出自己的老本行。畢竟機器人的成本擱在那里，對它的應用已經(jīng)非常成熟的客戶，是不差那便宜的幾萬塊錢的。更何況相關配套的軟硬件都圍繞著某些知名品牌，即使新上生產(chǎn)線，也是指定好的。甚至有些客戶，干脆連機器人和激光器等大型設備都先自己采購好了，把頭疼的系統(tǒng)集成交給我們。而那些研發(fā)本體的國內(nèi)企業(yè)，通常也只能自產(chǎn)自用，重頭戲還是系統(tǒng)集成。甚至有些是通過變相贈送的方式，來求得打開市場。而還有一些企業(yè)，則干脆放棄了工業(yè)領域，改為開發(fā)民用機器人產(chǎn)品。

在一場創(chuàng)客大賽上，我認識了一名這樣的參賽者。他本來也是做工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成，但是多年的辛勤付出并沒有為他帶來多少回報，在一個項目因客戶拖欠驗收款，險些破產(chǎn)后，他決定再也不干這行了?！澳庙椖恳筷P系，連驗收也是?！彼@么說道。

現(xiàn)在他最關心的，就是正在研發(fā)的一款安防機器人。一輛外表很萌，集成了平板電腦、氣敏、距離等傳感器的移動小車。主要功能是看家，還有當小朋友的玩伴。別看功能簡單，售價也低，但利潤率高，效益反而好過以前。不過，對于一位曾經(jīng)做工業(yè)流水線的企業(yè)家，如今卻在做這些，這反差還是讓我倍感唏噓。

其實比資本脫實入虛更悲哀的，是科技的脫實入虛。就像那場大賽的參賽項目，大家似乎都在創(chuàng)新一些好玩但似乎并沒太多實用性的產(chǎn)品。比如一款詩詞機器人，基本結(jié)構(gòu)也類似于移動小車加上平板電腦。設計者宣傳的理念是通過機器人來培養(yǎng)孩子們的中華傳統(tǒng)文化意識。且不說它算不算機器人，單說培養(yǎng)方式，這跟直接用平板電腦又有什么區(qū)別。如果講效率，去開發(fā)一款以中華傳統(tǒng)為背景的虛擬現(xiàn)實游戲，讓孩子們身臨其境的感受到鐵馬冰河的豪邁，豈不是更合適？

民用機器人開發(fā)和工業(yè)的系統(tǒng)集成原理上是相通的，但一方面民用的應用場景比工業(yè)復雜太多。另一方面，其產(chǎn)生的經(jīng)濟價值與工業(yè)又完全不成比例，這又反而制約了其成本，已面世的民用機器人只好更偏向于娛樂性。

就像一位同事說的，他接過的最舒服的項目，是給科技展覽館做的機器人舞劍。這既不用分析繁瑣的工藝，也不用設計復雜的配套設備，更不用考慮工作精度。只要讓兩臺機器人按照設定好的軌跡比比劃劃，再搭配好聲光電，把觀看它們表演的小朋友們逗開心就行了。這也是為什么民用機器人中，最常見的不是電影中的形象，反而卻是無人機與掃地機器人這一類功能很單一的。

其實機器人對于人力的替代和節(jié)省，跟數(shù)控機床、3D打印的本質(zhì)一樣，都是自動化技術發(fā)展的延續(xù)，沒有什么好夸大的。它們的應用也是一個人類不斷調(diào)整原先的工藝、產(chǎn)品等，以適應自動化工作特性的一個龐大系統(tǒng)工程，一個漫長、曲折而漸進的過程。比如去除一些不必要的多樣化，簡化工藝，提高零部件的一致性。

機器人應用的難易，也并不與其產(chǎn)生的經(jīng)濟價值正相關。比如那位演員說的拿機器人養(yǎng)老，這就太難了。有人曾提出應該給機器人征稅，這句話我們也可以換個角度理解。通過不斷演進的自動化，將人工從生產(chǎn)崗位替代下來，去幫助老人們養(yǎng)老，用征來的稅款去補貼他們。也許，這才是未來，所謂機器人養(yǎng)老的正確方式。