当机器人会分拣水果

沈建苗

一家英国咨询公司制造的一款水果分拣机器人听起来不像是饶有兴味的技术飞跃。实际上，它却是最清晰地表明工业自动化即将迎来重大变化，我们可能迈入全新工业革命的技术杰作之一。

水果随机地堆放在一只碗里面。机器人会利用机器视觉和智能软件，识别最上面的水果。它会将该信息转换成实际坐标，并确定末端操纵装置的方位，抓取水果。末端操纵装置会适应每个物体（水果）的形状和纹理，在不破坏物体的情况下抓取。这个机器人会认真分析碗里的情况，按类别或颜色来分拣。

这是剑桥咨询公司（CambridgeConsultants）研发出一种机器人夹具和视觉系统一一水果分拣机器人，能够区分并选择性地挑选不同品种、形状、大小和颜色的水果。可从事复杂的拾取和涉及不规则组织项目任务，如分拣水果和蔬菜。

这个演示意义重大，它要求机器人执行的任务并不是严格定义，相反，机器人需要识别并适应牵涉几个变化因素的复杂情形。

引人入胜的挑战

普通机器人面临的最大挑战之一就是，无法处理物体的自然变化。比如在一条汽车生产线上，机器人能够将重物从一个地方搬移到另一个地方，并且实现精准焊接。可是如果汽车门框稍稍变形或者位置不对，同样那些机器人就束手无策。如果装配过程中出现了什么岔子，管理人员就得将生产线停下来，重新调试一番。要是所处理的物体发生变化，就需要为机器人重新编程或重新配置，这个过程既费时又费钱。

而这基本上就是工业自动化在过去50年来的运作方式。但是未来学家们长期以来认为，有朝一日，工业机器人能够与人一起工作，处理不规则物体，并且适应不断变化的环境。这就是为什么分拣不同种类的水果是一项引人入胜的挑战，这个挑战需要物体识别和任务规划技术。

虽然机器人通常是在在一个可控的环境中重复做着同样的事情，如果任务或环境发生变化，他们就会方寸大乱。例如，要在仓库中拾取水果和蔬菜，机器人必须要和人一起共事，并要处理不规则事项，应对不断变化的环境。需要执行许多不同的任务，从识别对象，计算拾取顺序，计划抓取、放置的先后顺序。

“传统机器人在处理不确定的事项时会出现混乱。我们将现有技术与新的信号处理技术相结合研发出新型系统设计，这是准备要扰乱行业的节奏啊。”剑桥咨询公司的工业机器人负责人克里斯·罗伯茨（Chris Roberts）说：“我们的世界级工业传感和控制团队将高效率图像处理算法与低成本传感器和大众化硬件结合起来，以便任务不是严格定义时，让机器可以实现‘软控制。即使面对的物体缺少详细的计算机辅助设计模型，系统也能够处理。”

通过将水果随意堆砌在碗中对此技术进行测验，机器人通过其机器视觉系统和一些智能软件，以确定哪些水果片放在上面。可准确定位要拾取哪一个水果，并同时不会碰到旁边对象。机器人手刚好适合水果的形状并牢固夹住水果而不造成损坏，并且可对水果进行颜色分类。

低成本

这种设计的“低成本”方面则是另一大突破。剑桥咨询公司是一家设计公司，并不从事制造新产品的业务。为了设计这款演示机器人，公司的工程师们使用了成本低廉的传感器，这类传感器随处可见，已经广泛应用于工业界。换句话说，要制造该机器人，该团队不需要发明任何新技术。只要巧妙地运用现有的解决方案，就是这么回事。

罗伯茨最近表示：“现有的解决方案往往部署起来成本高昂。我们在努力表明这一点，即通过使用成本相对便宜的硬件和传感器，以及众多巧妙的图像处理软件，我们就能获得良好的效果。”

罗伯茨认为，这项技术会在不远的将来彻底改变工业自动化领域，而这项技术的大部分已经到位，等待合理利用。“我们看到与工业实际应用存在脱节。我们在好多大学看到许多诸如此类的点子，到时会有实验室演示，表明这种技术是可行的；但是缺少的是实现工业化。关键在于，让实验室环境下可行的技术进入到工业环境。”

而这项技术正在实现这种转变，通过将编程、电子和机械工程专业与机器视觉和机器人技术相结合，展示出智能系统可实现对各种工业商业过程进行转换。它将改变制造和交付产品的方式。剑桥咨询公司预计，此项技术将提高整个生态链的生产效率。

“我们看到的一个趋势是，一大批技术现在趋于融合。有物联网，有高性能计算机，还有可与人交互的机器人技术，它们都融为一体，让更智能的工厂能够更迅速地响应需求。”

在机器人技术方面，这意味着我们会看到更灵活的系统能够迅速变换角色，处理不同的任务。