揭秘 Autodesk 机器人实验室:别以为它只会 CAD

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揭秘 Autodesk 机器人实验室:别以为它只会 CAD

设计软体巨头 Autodesk 有一个名为 Pier 9 的工作间,它是公司的产品製造区,总面积 27,000 平方英尺,内有木工车间、金属车间、3D 列印室和电子实验室,甚至还有一个工业厨房。同时,Pier 9 也是 Autodesk 的应用研发实验室所在地。

过去几十年来,Autodesk 的客户遍布世界,它当然也注意到机器人是如何成为一种成熟的商业技术。以前,有关机器人如何同软体以及人类进行合作方面的东西,它并没有思考太多,但就是在大约一年前,想法改变了。当他们看到奥斯卡获奖影片《地心引力》中的特效製作时,他们才忽然醒悟。

在工作区域的中间闲置着三部工业机器人,其中两部是相同的黄色 FANUCs,它们来自日本,主要用于汽车製造,或者完成一些挑选和放置的任务,人们把它们叫做 Castor 和 Pollux。把它们放在这样一个既没有汽车製造,也没有摆满货架和商品的海上建筑物当中,似乎有点奇怪。在它们旁边的是它们的「表哥」,一台来自 ABB 集团的橙色瑞士工业机器人,它的块头要显得更大一些。除此之外,在它们旁边还有一部小一点的装置,它是一部被人们叫做 Bishop 的 Universal 机器人 UR10。

揭秘 Autodesk 机器人实验室:别以为它只会 CAD盲点

Maurice Conti 是 Autodesk 应用研发实验室的领导,他对 Pier 9 实验室的发展了若指掌。

起初,Autodesk 透过将其设计的软体卖给无数大大小小的公司,建立起一个价值 110 亿美元的商业。无论是一个人的建筑商店还是一个跨国的建筑公司,无论是好莱坞视觉特效工作室还是环球机构,都随处可见 Autodesk 的产品。

应用研发实验室中有一个独特、令人羡慕的、但同时又很难执行的命令,那就是:找出 Autodesk 还不知道、但需要在未来 5 年甚至 100 年内要知道的东西。Autodesk 的 CTO Jeff Kowalski 说过:「我需要你们来找出我们的盲点。」但显然,他不能说出要到哪去探索。

2013 年,Conti 的团队给他们的大老闆、也就是 Autodesk 的 CEO Carl Bass 做了一个演讲,关于未来的製造业。演讲中,他们强调了 4 项技术,分别是:增材製造,如 3D 列印;减材製造,如被 CNC 数控切割机;生物和纳米技术製造,如合成生物学;以及机器人。

经过多年的投资和业务发展,Autodesk 已经实现了前三项,但对于机器人还有所不知。Conti 说:「我们在这方面没做过什幺研究,我们缺乏策略、缺乏眼界、缺少立场,这才是一个真正的问题。」

大约同时,Conti 的团队参观了 Google 2013 年收购的机器人新兴企业 Bot & Dolly。当时,该公司已经创造出了可以控制工业机器人手臂的系统,用于电影製作。

很多人知道电影《地心引力》,一部讲述太空人在国际太空站被困的灾难故事。Bot & Dolly 凭藉在这部电影中的特效製作,得到了奥斯卡金像奖。在製作电脑特效电影时,他们把相机架在这些机器人手臂上进行实景拍摄,画面品质与皮克斯 CG 电影的精细度一致。

Conti 说:「当我们去 Bot & Dolly 参观时,我发现原来我们一直没有用正确的方式来看待机器人。」Bot & Dolly 使用的是 Autodesk 的软体来为其机器人程式设计,这真的是很讽刺。在 Autodesk 当中,没有人想过会发生这样的事情。

「《地心引力》背后的机器人平台全都是我们的,但我们不知道,因为我们从没想过它可以这样用。」换句话说,机器人就是他们的盲点。

Autodesk 机器人实验室

走进 Autodesk 的实验室,最显而易见的就是 Bishop 的活动了,这是一种被叫做协作工业机器手臂的装置,从远处看,就像它只会在纸上画一些简单的图案。该设备毕竟还是新的,而 Conti 和他的团队对于这些机器的了解也还是很不清楚。

但有件事情 Conti 确实知道,那就是传统上,那些大的製造机器人都非常可怕。它们很大、速度快,这也就是为什幺它们经常被藏起来,人们也不能进入到它们的工作场所。它们可以把你按在墙上捏得粉碎,等你意识到的时候,已经为时已晚。

Conti 的团队认为是时候探索像机器人这样的新领域了,那意味着,「我们要问许多的问题,结交许多比我们更聪明的朋友。」

经过多次像这样的谈话之后,Conti 认为,追求的一个方向就是找出如何与机器人进行更好地合作。人们在和机器人并肩合作的同时,又不会被其伤害到。

揭秘 Autodesk 机器人实验室:别以为它只会 CAD

一个主意是,对这些机器人进行程式设计,让他们能够观察人类,学习人类的行为。

「这会使人类和机器人之间的交流变得更加具有创造性,更加流畅。」工程师 David Thomasson 说:「例如,一个机器人在观察木匠刻木,然后它就可以按照你的意愿来学习这种雕刻技法,并能不断重複,或者根据你的做法来做一些改变,这样一来你们就可以一起工作。」

人类善于感知和解决问题,而机器人则善于做一些体力和重複性的工作。只要有足够强大的软体技术,机器人也可以变得灵巧。

教会机器学习人类活动就意味着要解决电脑视觉和通用传感技术的问题,只有这样机器人才可以理解人类是如何活动和表达情感的。Thomasson说:「我们要想使机器人能够学习和感知环境,我们就必须先开发出这样的软体。这也是 Autodesk 能在机器人领域有所作为的原因,毕竟一切都是软体问题。」

超越 CAD

对于一个从电脑辅助设计 CAD 软体中赚了很多钱的公司来说,你会认为这是非常神圣不可侵犯的。但 Thomasson 解释,要想使机器人项目有所突破,就一定要在未来打破 CAD 的枷锁。

机器人可以学习一种视觉语言来切割出不同的形状,其精确度要远比人手精确得多。Thomasson 说:「倘若我将一块三合板放在工作台上,用铅笔画出我要切掉的部分,机器人看了之后,就可以把它切割成我想要的样子。」

揭秘 Autodesk 机器人实验室:别以为它只会 CAD

在展示中,Thomasson 先在一张纸上画上一些角标,然后 Bishop 就根据这些角标画出了一个长方形。就目前而言,Bishop 所能做的只是绘图而已,但这却是以后进行雷射切割的前期阶段。

和在 Autodesk 的许多事情一样,这项特殊工程的推动人也是公司 CEO Bass,他的 DIY 技术在公司是出了名的。

Bass 曾经问过为什幺机器人不能根据人画出的形状进行切割,「为什幺我非要在电脑上进行这些操作,为什幺不能就简单的比划一下手势就好?」

列印桥樑

要想知道 Conti 团队使用机器人的全部计画,现在还为时过早。不过其中一种方式是,会参与阿姆斯特丹的 3D 列印桥樑专案。这一专案将有一个工业机器人参与,它可以在空中列印不锈钢的桥樑。

能实现这一专案的技术目前尚不存在。不过只要它不断发展,不断进行编码尝试,就能不断实现。

与此同时,机器人实验室团队也正在探索新的方法来控制其工业机器人。Conti 说一个大的目标就是使 Castor 和 Pollux 能在实际中进行高精度的合作。从某种程度上讲,这意味着要想出一些任务,可以使这两个机器人进行合作。Conti 说他还不确定这些工作是什幺,但其中一个肯定是投影映射,即用软体将图像投射到不规则的表面。

成功的技术转移

虽然应用研发实验室并不需要担心产品化这一点,但这不意味着他们什幺都不做。等到该团队发现一些具有商业潜力的方法时,这将会让 Autodesk 的产品从一开始就领先。

在某种程度上,这已经发生了。该团队提出了一些全新的方法来控制机器人,即使用 Dynamo,一种 Autodesk 的视觉程式设计语言。他们还找到一些方法可以通过公司的机械设计和工程平台 Fusion 360,来和机器人进行合作。

Conti 说:「经过共同的努力,这两个专案已经使器人实验室的工作成为一次前所未有的技术转移,因为它发生的非常非常快。」

这并不意味着实验室的工作几乎已经完成了,而是意味着 Conti 和他的同事们将不得不看向未来,寻找下一个盲点。