這只胳膊推開新世界的門:機械臂如何重新定義工業(yè)
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sztgdzn 發(fā)布時間：2018-06-25 14:09:33
自捷克劇作家卡雷爾·阿佩克（Karel apek）從他的兄弟約瑟夫那里借用了“機器人”這個詞，并促使它被納入詞典以后的100年里，人類和機器之間的關(guān)系就變得十分復(fù)雜，并且有了改變世界的意義。機器人肢體就是其中一個特別好的例子。
我們的大多數(shù)現(xiàn)代創(chuàng)新之所以成形，是因為：近60年前，有人發(fā)明了一種方法來讓機器能夠像手臂一樣運作——在這一過程中重新定義工業(yè)的角色。
我們會圍繞這個思路給你們講述該有著根本性意義的設(shè)備。
“到目前為止，我們對通用轉(zhuǎn)移設(shè)備的應(yīng)用相當(dāng)順利。它確實提出了培訓(xùn)要求，即需要習(xí)得新的技能，因為將會需要大量的技術(shù)專家來操作和維護機器。我們在這個領(lǐng)域行動緩慢?！?br />
——Paul F. Guy ，福特汽車公司的制造、工程和系統(tǒng)總監(jiān)保羅·蓋伊（Paul F. Guy）如是談到機器人技術(shù)在公司業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。這并不是說你能從1980年合眾國際社（United Press International）的采訪中聽到的描述。看看吧，福特在20世紀70年代末和80年代初就有意通過完全避免使用機器人一詞，轉(zhuǎn)而使用“通用轉(zhuǎn)移設(shè)備”，來淡化人們對機器人進入工廠的恐懼。在蓋伊用那個詞的時候，全世界都一致把自動化稱為工業(yè)機器“機器人”。不過，盡管很隱蔽，但還是能夠在機器人手臂的原始專利文件中找到該短語的變體。
Unimate設(shè)備
機器人手臂的發(fā)展和進化
就像蘋果公司20年后的成長那樣，工業(yè)機器人的誕生需要兩個人的合力才能實現(xiàn)。
起初，兩人都不愿意把這個東西叫做機器人。
喬治·德沃爾（George Devol）是機器人手臂的發(fā)明者，他的名字出現(xiàn)在相關(guān)專利上。該項專利于1954年提交申請，最終于1961年獲得授予。不過，將那項名為“Unimate”的發(fā)明出售給工業(yè)世界的是聯(lián)合創(chuàng)辦Unimation公司的約瑟夫·恩格爾伯格(Joseph Engelberger)。
德沃爾發(fā)明的那項專利取名“程序化物品轉(zhuǎn)移”，聽起來非常低調(diào)。它實際上是全球第一個機器人手臂。
專利申請中的一個特定的段落沒有完全沒有使用“機器人”一詞，但有使用該術(shù)語的另一種表述：“通用轉(zhuǎn)移設(shè)備”。該段落明確指出，該設(shè)備是一個機器人手臂，在不久的將來將會改變世界。
“本發(fā)明率先帶來了一種或多或少通用的機器，它普遍適用于需要循環(huán)控制的各類應(yīng)用；在這方面，這項發(fā)明取得了許多重要的成果?！睂＠暾埼募懙?。
德沃爾是一名自學(xué)成才的工程師，1957年認識恩格爾伯格時，他已經(jīng)在自動化領(lǐng)域有了一段很長的職業(yè)生涯。當(dāng)兩人相遇時，他已經(jīng)申請了他的機器人手臂專利，他的第一家公司United Cinephone是第一家將光電管應(yīng)用到機器上的公司。不過，正如公司的名字所暗示的，該公司實際上是從電影工業(yè)起步的，目標是為“有聲電影”生產(chǎn)錄音設(shè)備。
德沃爾的技術(shù)在市場上很快就被像RCA這樣的巨頭打敗了，但是他很聰明地意識到，他原本打算用在電影院的光電管在其他地方也能派上用場——尤其是自動門，這也是德沃爾發(fā)明的設(shè)備。
據(jù)Robotics Age稱，在20世紀40年代，這種自動化讓德沃爾產(chǎn)生了“可教機器”的想法，那是一種基于一系列以磁化形式保存在機器中的指令而運行的設(shè)備。那項早期專利的成功最終促使德沃爾形成了機器人手臂的想法，他給該設(shè)備取的另一個稱號是“操縱器”（manipulator）。
“在我們有了可教的機器之后，我們在想：為什么不制造一個操縱器呢？讓我們手動操縱機器來四處轉(zhuǎn)移零部件?！钡挛譅柦忉尩?。
恩格爾伯格和德沃爾第一次見面是在一個雞尾酒會上，兩人因為對科幻小說的共同興趣而結(jié)下了不解之緣。恩格爾伯格當(dāng)時在Manning,Maxwell&Moore鐵路設(shè)備公司的飛機部門工作，他很快就看到了德沃爾的想法的潛力。沒多久，在這家鐵路公司被賣給一家對航空業(yè)毫無興趣的公司之后，一個進一步貫徹該想法的機會出現(xiàn)了。
恩格爾伯格與另一家名為Consolidated Diesel Electronic的公司合作，為工業(yè)機器人的研發(fā)提供資金支持。他努力地打造這項業(yè)務(wù)來支持德沃爾的發(fā)明。不久以后，Unimation公司——以及它的主要產(chǎn)品Unimate——誕生了。
德沃爾沒有參與Unimation的日常事務(wù)，事實上他甚至連該公司的員工都稱不上。他主要專注于自己的專利和發(fā)明工作，因此，留給恩格爾伯格去把他的發(fā)明推銷給世界。
這給歷史書制造了一個奇怪的局面：德沃爾顯然是機器人手臂的發(fā)明者，但“機器人之父”的頭銜卻屬于恩格爾伯。
1968年
這一年，麻省理工學(xué)院人工智能實驗室的聯(lián)合創(chuàng)始人馬文·明斯基(Marvin Minsky)打造出了“觸須手臂”(tentacle arm)。該機器人設(shè)備具有多個關(guān)節(jié)，具有很高的靈活性。從演示中可以看到，額外的靈活性，使得該手臂強壯到足以將人從地面舉起來。
Unimate受到了媒體的高度關(guān)注，來看看其中的五種描述：
1. 英國Movietone的一篇報道 將Unimate描述為這樣一種機器：可以“像人一樣熟練地在工廠或?qū)嶒炇依飯?zhí)行各種任務(wù)，但完全不會感到疲倦”。
2. 1961年，《新科學(xué)家》（New Scientist）雜志 的一篇文章很實事求是地描述了該項設(shè)備，它沒有過多地進行吹噓，而是更多的告訴讀者它有什么樣的潛力?！斑@只手是在空氣作用下操作的，因此可以通過調(diào)節(jié)氣壓來控制夾緊的壓力。”文章寫道，“雖然4英寸手指末端的最大握力是180磅，但也可以毫不費力地處理易碎的物體?！?br />
3. 與此同時，英國百代公司（Pathe）于1968年拍攝的一部電影 將這臺設(shè)備描述為“一個不僅對事物有著超酷掌控力的機器人；它還擁有頭腦，可以通過編程變得像計算機一樣?！?br />
4. 1969年，《紐約時報》刊文 討論了在福特工廠里的一臺昵稱“克萊德”(Clyde)的Unimate設(shè)備，著重談到這種設(shè)備的局限性。“克萊德沒有視覺能力，因此無法感知周圍的環(huán)境，無法根據(jù)所學(xué)的東西采取行動，因此它完全無法與科幻小說中的機器人和半機械人相提并論?！薄都~約時報》科學(xué)記者威廉·k·史蒂文斯(William K. Stevens)在一篇題為《像機器一樣的人仍在蹣跚學(xué)步》(Machine-Like Men Are Still Toddlers)的文章中寫道。
5. 與此同時，《大眾科學(xué)》 在1962年的一篇文章中對這款設(shè)備的使用案例進行了深入的思考。作家奧爾登·p·阿瑪格納克(Alden P. Armagnac)寫道：“如果你想的話，這種多功能的自動化設(shè)備會在鋼琴或木琴上演奏‘My Country’Tis of Thee’。它會把咖啡倒進桌子上隨意擺放的杯子里?；蛘咚鼤闷鹱帜笁K，拼出自己的名字：‘Unimate?！?br />
在日本的豐田工業(yè)和技術(shù)紀念博物館，Unimate設(shè)備正在進行作業(yè)展示。
相對來說，第一個機器人手臂的制造工作并不難。而銷售部分則有點困難了。
當(dāng)?shù)挛譅柊l(fā)明了后來催生Unimate的專利時，它并不是叫“機器人”。盡管這個詞在當(dāng)時已經(jīng)因為興起的科幻小說而變成流行詞，但他們不清楚這個設(shè)備是否應(yīng)該被稱為機器人。
在某種程度上，這是因為機器人仍然是相當(dāng)新穎的概念，而且作為一家新公司，他們不想嚇跑在尋找實用解決方案而非科幻式設(shè)備的潛在客戶。
在與媒體見面時，恩格爾伯格一開始小心翼翼地避免過分推銷這項技術(shù)。1961年，在Bridgeport Post討論Unimation公司成立不久后舉行的新聞發(fā)布會的一篇文章中，他稱該設(shè)備為“操縱器”，強調(diào)它沒有知覺，并說它的能力是“人類的一種延伸”。
在1981年接受Robotics Age采訪時，德沃爾最終指出：既然公眾把它稱為機器人，那么Unimation或許也應(yīng)該那么稱呼它。
“你應(yīng)該看看我和喬在一起的時光，我一直在勸說他將該設(shè)備稱作機器人，”德沃爾當(dāng)時回憶道，“他說：‘不要那樣做。那樣的話，我們永遠也進不了汽車行業(yè)，也進不了別的行業(yè)?！?br />
到最后，德沃爾指出“沒有人知道操縱器是什么”，才說服恩格爾伯格使用機器人這個術(shù)語。
不管Unimate叫什么，該售價2.5萬美元的設(shè)備在工業(yè)環(huán)境中確實很有價值。因為通過程序化，它能夠重復(fù)做同樣的事情成千上萬次，連續(xù)工作數(shù)百個小時，完全不需要休息，不需要花很多的功夫去維修，也不需要休假度假。這款設(shè)備可以記住多達200個連續(xù)的步驟，你在跨平臺任務(wù)設(shè)置工具IFTTT上都實現(xiàn)不了這樣的效果。
無論設(shè)備的叫法是否存在爭議，Unimation數(shù)年來一直都難以取得進展。1961年，該公司將首款Unimate原型出售給了通用汽車公司，但它還是很難找到其它對其產(chǎn)品感興趣的美國公司。福特最初拒絕在自己的工廠里廣泛使用機器人手臂。
該問題一方面可能是因為機器人給人類工人帶來了威脅。在通用汽車于1969年在俄亥俄州的洛德斯敦建立了一個高度自動化的工廠以后，工人們因為裁員和比過去快得多的工作節(jié)奏而發(fā)起反抗。根據(jù)《時代》1972年的一篇報道，“蓄意破壞”問題——有意給整車漏裝部件，或者故意破壞車輛——成為了該工廠的一大問題。
在一定程度上，通用汽車是自己造成了這個問題，因為它給工人們的工作增加了額外的任務(wù)，以緩解工作的乏味，不然的話他們可能會變得心煩意亂。但《時代》記者埃德溫·雷金德(Edwin Reingold)表示，那并不是員工們實際想要的。
“許多工人抱怨他們不愿像別人要求的那樣努力工作，”雷納德說，“過去被視為普通規(guī)范的事情，似乎不再為他們所接受了?！?br />
Unimation最終在美國以外的地方取得了更大的進展。在那些地方，勞工問題沒有美國那么顯著。德沃爾在接受Robotics Age采訪時指出，在諾基亞公司在芬蘭經(jīng)營的一家工廠的驅(qū)動下，歐洲成了Unimation大獲成功的一個地區(qū)。(菲亞特是該公司的主要客戶。)
在Unimation于1968年將其技術(shù)授權(quán)給川崎重工之后，日本也成為機器人手臂大賣的一個市場。正如你可能預(yù)料到的那樣，該舉在20世紀80年代日本崛起成為汽車工業(yè)的一股強勁力量的過程中發(fā)揮了重要作用——也促使日本機器人產(chǎn)業(yè)超越美國機器人產(chǎn)業(yè)。
最終，美國公司也參與進來，機器人重新定義了整個汽車產(chǎn)業(yè)——雖然像福特、德沃爾和恩格爾伯格等人不得不煞費苦心地去淡化這一概念。不管出于什么原因，美國公司遲遲擁抱機器人，還是讓美國機器人市場失去了先發(fā)優(yōu)勢。
1983年，德沃爾在《華盛頓郵報》的一篇文章指出：“我們將優(yōu)勢拱手相讓給了日本人。我就是理解不了美國?！?br />
雖然Unimation發(fā)明并普及了該重新定義工業(yè)世界的概念，但它直到1975年才真正實現(xiàn)盈利。這家公司最終卻被競爭對手們壓垮了。
120萬
這是任天堂在1966年推出的Ultra Hand設(shè)備的銷量 ，那是該公司的第一款非電子玩具。(它實際上是一個巨大的夾鉗，一端有兩只手——非電子的，但有點機器人手臂的味道。)這款玩具是由著名的任天堂發(fā)明家岡培·橫井(Gunpei Yokoi)發(fā)明的，后來它還啟發(fā)出了另一款更加有名的設(shè)備（橫井在大約20年后發(fā)明出來）：Family Computer Robot，又稱Robotic Operating Buddy(簡稱ROB)。該帶有機器人手臂的設(shè)備可用來玩游戲《Gyromite》和《Stack-Up》。這款設(shè)備雖然不是大受歡迎，但卻在任天堂的成功中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用：在1983年視頻游戲崩潰以后，它幫助說服玩具銷售商囤積Nintendo Entertainment System。
有一家公司打造工業(yè)機器人手臂的故事 結(jié)束于一個有點奇怪的地方：保齡球館。
很顯然，自動化讓玩保齡球的體驗比其他任何時候都要好得多：有機器清理球瓶，撿起球瓶，并確保球在投球者需要的時候回到投球者手中。天啊，現(xiàn)代機器甚至還能記分。
作為美國最大的保齡球館運營商之一，AMF公司名字并不起眼，但它指代某種讓人預(yù)料不到的工業(yè)：American Machine and Foundry，即美國機械和鑄造。這家公司的歷史可以追溯到1900年，它在冷戰(zhàn)時期曾是美國政府的主要國防供應(yīng)商，同期它還獲得了首臺球瓶排列機器的許可權(quán)。
在此期間，AMF成為第二家開發(fā)工業(yè)機器人手臂的公司，它還于1958年開始開發(fā)一種名為“全能轉(zhuǎn)移機”（Versatile Transfer Machine，簡稱Versatran）的設(shè)備。該設(shè)備連維基百科頁面都沒有，盡管它也在工業(yè)革命中扮演十分重要的角色。它與Unimate在市場上競爭多年，甚至還占據(jù)某種主場優(yōu)勢，因為該設(shè)備是在離美國汽車產(chǎn)業(yè)大本營不遠的密歇根制造的。
AMF的工業(yè)機器人業(yè)務(wù)最終被一家名為Prab的公司收購，該公司最終將業(yè)務(wù)重點放在了保齡球和其他的娛樂消遣上面。
2011年，喬治·德沃爾去世時，他獲得了《紐約時報》的發(fā)訃告待遇。在Versatran共同發(fā)明者韋利科·米林科維奇（Veljko Milenkovic）2009年離世以后，他的女兒在LiveJournal的一個頁面上提到了他的去世——一個偉大的個人故事，但不幸的是，它沒有得到歷史教科書的重視。
你永遠不會知道AMF在工業(yè)機器人的創(chuàng)造中扮演了如此重要的角色……直到你想到，在很多方面，保齡球場包含了眾多機器人手臂很能滿足的自動化要素。就像機器人手臂一樣，保齡球館遵循一個腳本，可高度自動化運作。我們把保齡球看作一種游戲——甚至一種運動——但仔細想想，其實就是人類為了娛樂目的而與一臺巨大的機器進行互動。
從這個角度來看，保齡球和機器人手臂有這種奇怪的聯(lián)系并不奇怪
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