歐特克(AUTODESK)

優(yōu)傲機(jī)器人助力歐特克推進(jìn)建筑領(lǐng)域的人機(jī)協(xié)作

01 短篇案例

由于優(yōu)傲機(jī)器人具有極為安全的特性，并采用開放式架構(gòu)，不僅易于推進(jìn)更“大膽”的研究，還能夠?qū)崿F(xiàn)流命令和快速迭代；因此，歐特克選擇了優(yōu)傲機(jī)器人進(jìn)行廣泛的項目設(shè)計。

02 挑戰(zhàn)

歐特克主要研發(fā)建筑業(yè)常用軟件，并希望通過研發(fā)，打造全新的解決方案，實(shí)現(xiàn)客戶與機(jī)器人的緊密合作，完成只有人機(jī)協(xié)作才能執(zhí)行的任務(wù)。雖然制造供應(yīng)鏈允許較小的產(chǎn)品公差，但在施工中所用部件的差別通常較大，這就給自動化解決方案的可重復(fù)性和處理性能帶來了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常常需要安裝防護(hù)罩，而且只能專門執(zhí)行一項任務(wù)，所以想要在高低不平的建筑工地上移動一臺機(jī)器人，并將其用于不同的任務(wù)絕非易事。

視頻 — UR5 & UR10 機(jī)器人, Autodesk,?美國

03 解決方案

歐特克機(jī)器人實(shí)驗室正在利用優(yōu)傲機(jī)器人的協(xié)作機(jī)械臂(cobot)來解決人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、繪圖和智能裝配系統(tǒng)等研究項目中的這些挑戰(zhàn)。近期的四個項目包括：

蜂巢館——人機(jī)交互
“蜂巢”是一座由生竹子和纖維條建成的建筑，由歐特克大學(xué)、斯圖加特計算機(jī)設(shè)計學(xué)院（ICD）、歐特克機(jī)器人實(shí)驗室和優(yōu)傲機(jī)器人聯(lián)合打造而成。旨在使用戶體驗到機(jī)器人制造、可穿戴設(shè)備、RFID跟蹤和建筑構(gòu)件嵌入智能設(shè)備無縫集成于建筑之中的無窮樂趣。這是一項艱巨的挑戰(zhàn)。生竹子質(zhì)地不均勻、很容易彎曲，而且長度和寬度各不相同。歐特克機(jī)器人實(shí)驗室高級研究工程師 Heather Kerrick 解釋說：“剛開始的時候，我們并不確定能在多大程度上利用機(jī)器人，幫助它理解任務(wù)的不確定性和變化性。我們給機(jī)器人安裝了傳感器，賦予它決策能力以及據(jù)此行動的權(quán)力，對此我們感到無比自豪?！?/p>

蜂巢館建立在“纏繞站”上，參與者隨機(jī)將三條竹片固定在一臺優(yōu)傲機(jī)器人，機(jī)器人通過必要的動作序列，將纖維鉤在竹子的頂端，構(gòu)建出像風(fēng)滾草一樣獨(dú)特的張拉整體?！皟?yōu)傲機(jī)器人的動作和測量都非常精確，要是換成人類在現(xiàn)場操作，無疑是很困難的，這就免除了使用諸多測量工具和設(shè)備的麻煩，”Kerrick 說道，同時也強(qiáng)調(diào)了安全性。“我們正在進(jìn)行實(shí)驗性研究，機(jī)器人基于實(shí)時傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動，所以機(jī)器人很可能會做出一些我們意想不到的動作，”Kerrick 解釋道，并補(bǔ)充說如果當(dāng)時她的團(tuán)隊采用的是更大的工業(yè)機(jī)器人，他們就無法以同樣的方式讓公眾參與進(jìn)行,而且研究項目的進(jìn)展也會變慢?！暗辛藘?yōu)傲機(jī)器人，我們的研究就可以更加大膽，因為我們相信機(jī)器人不會毀壞自己，也不會對他人造成危險?！睔W特克團(tuán)隊成功地在三天內(nèi)建成了蜂巢館。

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04 矢量繪圖-機(jī)器人沿路徑運(yùn)行

UR10 機(jī)器人能夠在無安全保護(hù)的情況下在開放空間里進(jìn)行操作，這也讓它在由歐特克研究工程師 Evan Atherton 制作的大熱微電影《戀愛中的阿圖》(Artoo in Love)中客串了一把。電影中，優(yōu)傲機(jī)器人 UR10 在公園里畫肖像畫?！皫C(jī)器人到這個未知的地方是個很有趣的挑戰(zhàn)，”Atherton表示。他和同事們一起校準(zhǔn)機(jī)器人，編寫了一個簡單的程序，指導(dǎo)機(jī)器人沿著投影在畫布上的矢量圖路徑前行?！癠R10設(shè)計非常理想：它不僅小巧靈活，而且十分安全。我們可以把它放在 Pelican 安全箱中帶出去。要是換成傳統(tǒng)機(jī)器人，就得需要一輛叉車和防護(hù)罩，這顯然是不可行的?！彼^續(xù)道。

05 機(jī)器人靈活協(xié)助建筑工地作業(yè)

鑒于優(yōu)傲機(jī)器人內(nèi)置的安全功能，歐特克還開發(fā)出了一款用于建筑工地的“機(jī)器人助手”原型，它可以方便地在建筑工地上移動。研究團(tuán)隊在機(jī)械臂末端安裝了一個路由器，還裝了一個攝像頭和投影機(jī)，并開發(fā)了機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，使機(jī)器人能夠識別人類的手勢和語音命令。例如，UR10可以爬上一面干墻，在墻壁上投影出一個出口，用戶則可以對其進(jìn)行修改，然后用語音命令通知 UR10 繼續(xù)執(zhí)行開孔操作。

06 智能裝配系統(tǒng)

歐特克利用優(yōu)傲機(jī)器人研究解決的另一個建筑挑戰(zhàn)是開發(fā)一款與Brick-Bot鋪磚機(jī)器人協(xié)作的智能裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要解決三個子問題：分揀、重新抓取和放置。通過視覺引導(dǎo)，機(jī)器人可以在不同尺寸和顏色的磚塊中挑出一塊預(yù)先確定的磚塊。如果磚塊的抓取姿勢不對，UR10 會進(jìn)行視覺檢查，調(diào)整位置并重新抓取，直到磚塊正確地放置在夾爪中。最后的放置操作則由另一臺優(yōu)傲機(jī)器人——UR5，通過攝像頭檢查磚塊裝配?！跋乱淮蔚褪情_始實(shí)際的設(shè)計裝配，例如樂高房子或玩具長頸鹿，讓機(jī)器人自動把它們建起來,”歐特克軟件架構(gòu)師 Yotto Koga解釋說，并強(qiáng)調(diào)了員工與機(jī)器人協(xié)作的必要性。“我們選擇優(yōu)傲機(jī)器人的一大主要原因就是其安全性。我可以把機(jī)器人連接至我的筆記本電腦，并在它旁邊工作，然后快速地進(jìn)行實(shí)驗迭代，而無需擔(dān)心安全協(xié)議會拖慢進(jìn)程。這將有助于我們?nèi)〉弥卮蟮捻椖窟M(jìn)展?！?

優(yōu)傲機(jī)器人的開放 API 也能夠助力進(jìn)程的快速推進(jìn)?！巴ㄟ^在 TCP 通信協(xié)議上使用流API，我們能夠?qū)?yōu)傲機(jī)器人進(jìn)行低層級控制，這將滿足我們的特殊需求——因為我們需要繞過機(jī)器人自己的操作系統(tǒng)直接訪問機(jī)器人?！避浖軜?gòu)師解釋說。他的同事 Heather Kerrick 也講述了機(jī)器人開放架構(gòu)對蜂巢項目的積極影響?！皹?gòu)建蜂巢需要在團(tuán)隊和設(shè)備之間使用不同的編碼語言和環(huán)境，我們可以將所有的命令簡化成單一字符串，然后發(fā)送給機(jī)器人?！彼f道。對于我們部署的大型工業(yè)機(jī)器人，想要避開機(jī)器人內(nèi)置的本地控制通常需要采取額外步驟或使用額外的軟件，但優(yōu)傲機(jī)器人就不需要這樣。學(xué)習(xí)和使用優(yōu)傲機(jī)器人的腳本語言也極為簡單。”

UR10?collaborative?robot, Autodesk, USA

Robots on the construction site are a rarity, largely due to the fact that traditional industrial robots need to operate within safety cages and cannot easily be moved around. The built-in safety features of Universal Robots enable them to work alongside humans with no safety guarding. This enabled the Autodesk robotic assistant prototype that could be wheeled between tasks, such as cutting out predefined pieces of drywall.