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十年前,在邁阿密附近舉行的 DARPA 機器人挑戰賽(DRC)試驗活動中,我觀看了有史以來最先進的人形機器人,在一個類似於福島核災難的場景中艱難前行。一組經驗豐富的工程師團隊控制著每個機器人,頭頂上系著安全繩防止它們摔倒。這些機器人必須展示出機動性、感知能力和操控能力,行動很緩慢。
這些機器人顯然是研究專案,但DARPA有從長遠角度推動技術發展的歷史。2005 年和 2007 年,DARPA 針對自動駕駛汽車的「大挑戰」為今天的自動駕駛計程車奠定了基礎。因此,隨著機器人挑戰賽於 2015 年結束,幾個機器人成功完成整個最終場景,一個顯而易見的問題出現了:人形機器人何時才能從研究專案過渡到商業產品?
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答案似乎是在 2024 年,屆時一些資金雄厚的公司將在商業試點項目中部署機器人,以確定人形機器人是否真的可以投入工作。
在2015年機器人挑戰賽總決賽上亮相的機器人之一名為ATRIAS,由奧勒岡州立大學動態機器人實驗室的強納生·赫斯特(Jonathan Hurst)開發。2015 年,赫斯特與他人共同創立了 Agility Robotics 公司,將 ATRIAS 改造成一個以人為本、多用途的實用機器人,名為 Digit。Digit 身高 1.75 公尺(約 5 英尺 8 英寸),體重 65 公斤(約 140 磅),能舉起 16 公斤(約 35 磅)重物,體型與人類差不多。Agility 目前正準備大規模生產商業版 Digit,該公司認為物流業是其第一個機會,並將開始從事一些重複性的簡單工作,而在這些工作中,人類基本上就是在像機器人一樣行動。
人形機器人有用嗎?
赫斯特表示:「我們花了很長時間與潛在客戶合作,尋找一種應用範例,在這種應用範例中,我們的技術可以提供真正的價值,同時又具有可擴充性和可盈利性。對我們來說,現在,這個應用範例就是行動電子商務周轉箱。」周轉箱是倉庫用來儲存和運輸物品的標準化容器。當物品進出倉庫時,空的周轉箱需要不斷地從一個地方搬到另一個地方。這是一項重要的工作,即使在高度自動化的倉庫中,大部分工作也是由人工完成的。
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Agility 公司稱,目前美國有幾百萬人從事搬運工作,而物流公司卻很難找到合適的職務,因為在某些市場,根本沒有足夠的工人可用。此外,這些工作往往枯燥乏味、重複性強,會對身體造成壓力。赫斯特說:「從事這些工作的人基本上就是在像機器人一樣工作。」Agility 認為,這些人最好從事更適合自身特長的工作。Agility Robotics 公司首席執行長達米安·謝爾敦(Damion Shelton)解釋說:「我們要做的是將人類勞動力轉變為更具監督作用的角色,」赫斯特補充說:「我們正試圖製造一種能與人協同工作的機器人。我們希望人類能夠發揮他們的判斷力、創造力和決策力,利用我們的機器人作為工具,更快、更高效地完成工作。」
要使 Digit 成為有效的倉儲工具,它必須具備能力、可靠性、安全性,並且在財務上對 Agility 及其客戶都是可持續的。Agility 公司堅信這一切都有可能實現,並列舉了 Digit 相對於人力成本的潛力。謝爾敦說:「我們鼓勵人們思考的是,如果將人力資本分配到大樓的其他地方,每小時可以節省多少錢。謝爾敦估計,一家典型的大型物流公司每名員工每小時至少要花費 30 美元的勞動力成本,其中包括福利和管理費用。當然,員工的收入遠遠低於這個數字。
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Agility 公司還沒有準備好提供 Digit 的定價資訊,但我聽說它的單價將低於 25 萬美元。即使按照這個價格,如果 Digit 能夠實現 Agility 提出的至少 20,000 個工作小時的目標(5年內每天兩班倒),那麼機器人的時薪將達到 12.5 美元。如果簽訂服務合約,每小時還可能增加幾美元。謝爾敦說:「你可以將其與從事相同工作的人類勞動力進行比較,只要機器人的工作速度和人類的工作速度不相上下,你就可以決定是讓人工作更有意義,還是讓機器人工作更有意義。」
Agility 機器人的綜合能力無法與人類相比,但這並不是公司的目標。「Digit不會做人能做的所有事情,」赫斯特說,「它只會做一個流程自動化的任務,比如移動空的周轉箱。在這些任務中,Digit 可以跟上(事實上還略微超過)普通人類工人的速度,因為機器人不需要考慮人類身體的一些需要。
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亞馬遜的倉庫機器人實驗
第一家對 Digit 進行測試的公司是亞馬遜。2022 年,亞馬遜投資了 Agility 公司,作為其工業創新基金的一部分。去年年底,亞馬遜開始在其位於華盛頓州西雅圖附近的機器人研發基地測試 Digit。在亞馬遜,Digit 並不孤單,該公司目前在倉庫中部署了超過 75 萬台機器人,其中包括在封閉區域運行的傳統系統,以及擁有必要自主權、能與人協同工作的更先進機器人。這些較新的機器人包括像 Proteus 這樣的自主行動機器人,它可以在倉庫內移動推車,也包括像 Sparrow 和 Cardinal 這樣的固定機械臂,它們可以在結構化環境中處理庫存或客戶訂單。但是,有腿的機器人將是一種新事物。
亞馬遜全球機器人公司(Amazon Global Robotics)工程總監艾米麗·維特里克(Emily Vetterick)說:「Digit的有趣之處在於,由於它靠兩條腿移動,所以可以以不同的方式適應不同的空間。我們很高興能與 Digit 合作,開始對它進行測試,因為我們將瞭解這項技術在哪裡有意義。」
兩條腿在哪裡有意義,這是機器人領域幾十年來一直存在的問題。顯然,在一個主要為人類設計的世界裡,具有人形外形的機器人是最理想的。但是,用兩條腿實現動態平衡對機器人來說仍然很困難,尤其是當這些機器人要搬運重物,並以人類的速度工作數萬小時時。那麼,什麼時候應該使用雙足機器人,而不是更簡單的機器人?
從事這些工作的人基本上就是在像機器人一樣工作。——強納生·赫斯特,Agility機器人公司
維特里克說:「我對Digit真正感興趣的應用範例是回收空箱子。我們已經在很多倉庫中使用傳送帶實現了這項工作的自動化,這是一種非常傳統的自動化解決方案,我們不希望在傳送帶工作的地方使用機器人。但傳送帶有特定的占地面積,有利於某些類型的空間。當我們開始遠離這些空間時,機器人就開始有了存在的功能性需求。」
不過,對機器人的需求並不總是轉化為對有腿機器人的需求,像亞馬遜這樣的公司擁有足夠的資源來建造倉庫,以支援它所需要的任何形式的機器人或自動化。亞馬遜較新的倉庫的確是這樣建造的,地面平坦、過道寬敞,其他環境因素對帶輪子的機器人也特別友好。
「我們(為 Digit)考慮的建築類型不是我們的新一代建築。它們都是老一代樓宇,我們無法在這些樓宇中安裝傳統的自動化解決方案,因為沒有足夠的空間安裝,」維特里克說。她描述了一些老廠房的混亂構造,包括中間有屋頂支撐的狹窄過道,以及托盤、紙板、電線套和人體工程學墊造成的地面不平的區域。維特里克繼續說:「我們的建築便於人們通行。但即使是很小的障礙物,也會成為輪式機器人可能難以克服的障礙,而步行機器人可能不會被絆倒。從根本上說,這就是雙足機器人相對於其他形式的機器人所具有的優勢:它們可以快速、輕鬆地融入為人類設計的空間和工作流程。至少,這就是我們的目標。」
維特里克強調說,西雅圖研發基地的部署只是對 Digit 能力的一個非常小的初步測試。讓機器人在平坦空曠的地板上,將周轉箱從貨架搬到傳送帶上,並不能反映亞馬遜最終想要探索的使用案例。亞馬遜甚至不確定 Digit 是否會成為這項特定工作的最佳工具,而對於一家如此注重效率的公司來說,只有解決特定問題的最佳方案才能成為其工作流程的一部分。「亞馬遜對通用機器人不感興趣,」維特里克解釋說,「我們始終專注於自身要解決的問題。我不想說 Digit 是解決這類問題的唯一方法。這只是我們有興趣嘗試的一種潛在方式。」
「通用型人形機器人可以幫助人們完成任何任務」,這樣的想法當然很吸引人,但正如亞馬遜所明確指出的那樣,Agility 這樣的公司首先要做的是找到執行單項任務(或幾項不同任務)的足夠價值,以實現可持續增長。Agility 相信,透過解決亞馬遜的空箱回收問題,Digit 將能擴大業務規模,而且該公司有足夠的信心,準備在奧勒岡州賽勒姆開設一家工廠。在生產高峰期,該工廠最終將能夠每年生產 10,000 台 Digit 機器人。
各種各樣的人形機器人
Agility 公司的目標是在 2024 年實現雙足機器人的商業化應用。至少還有七家公司也在努力實現這一目標,並獲得了數億美元的資金支持。1X、Apptronik、Figure、Sanctuary、Tesla 和 Unitree 都擁有商用人形機器人原型。
儘管在過去兩年中,大量資金和人才湧入商用人形機器人的開發領域,但最近並沒有出現能為這些機器人的發展提供實質性幫助的根本性技術突破。感測器和電腦的功能已經足夠強大,但執行器仍然複雜而昂貴,電池也很難為雙足機器人提供持續工作時間的動力。
此外,還有其他一些挑戰,包括開發支援大規模商業部署的服務基礎設施。不過,目前最大的挑戰是軟體。僅僅製造出一個能完成工作的機器人是不夠的,機器人還必須能安全、可靠、高效地完成工作,使其不僅僅是一個實驗品。
毫無疑問,Agility 機器人公司和其他開發人形機器人的公司擁有令人印象深刻的技術、引人入勝的故事和巨大的潛力。至於這種潛力能否轉化為工作場所中的人形機器人,現在還得看亞馬遜等公司的表現,他們似乎持謹慎樂觀的態度。這將從根本上改變重複性勞動的工作方式。而現在,機器人要做的就是搬運工作。
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