01：短篇案例

由于優(yōu)傲機器人具有極為安全的特性，并采用開(kāi)放式架構，不僅易于推進(jìn)更“大膽”的研究，還能夠實(shí)現流命令和快速迭代；因此，歐特克選擇了優(yōu)傲機器人進(jìn)行廣泛的項目設計。
 

02：挑戰

歐特克主要研發(fā)建筑業(yè)常用軟件，并希望通過(guò)研發(fā)，打造全新的解決方案，實(shí)現客戶(hù)與機器人的緊密合作，完成只有人機協(xié)作才能執行的任務(wù)。雖然制造供應鏈允許較小的產(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(dòng)化解決方案的可重復性和處理性能帶來(lái)了挑戰。傳統的工業(yè)機器人常常需要安裝防護罩，而且只能專(zhuān)門(mén)執行一項任務(wù)，所以想要在高低不平的建筑工地上移動(dòng)一臺機器人，并將其用于不同的任務(wù)絕非易事。

03：解決方案

歐特克機器人實(shí)驗室正在利用優(yōu)傲機器人的協(xié)作機械臂(cobot)來(lái)解決人機交互、機器學(xué)習、繪圖和智能裝配系統等研究項目中的這些挑戰。近期的四個(gè)項目包括：蜂巢館——人機交互

“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)、斯圖加特計算機設計學(xué)院（ICD）、歐特克機器人實(shí)驗室和優(yōu)傲機器人聯(lián)合打造而成。旨在使用戶(hù)體驗到機器人制造、可穿戴設備、RFID跟蹤和建筑構件嵌入智能設備無(wú)縫集成于建筑之中的無(wú)窮樂(lè )趣。這是一項艱巨的挑戰。生竹子質(zhì)地不均勻、很容易彎曲，而且長(cháng)度和寬度各不相同。歐特克機器人實(shí)驗室高級研究工程師 Heather Kerrick 解釋說(shuō)：“剛開(kāi)始的時(shí)候，我們并不確定能在多大程度上利用機器人，幫助它理解任務(wù)的不確定性和變化性。我們給機器人安裝了傳感器，賦予它決策能力以及據此行動(dòng)的權力，對此我們感到無(wú)比自豪。”

蜂巢館建立在“纏繞站”上，參與者隨機將三條竹片固定在一臺優(yōu)傲機器人，機器人通過(guò)必要的動(dòng)作序列，將纖維鉤在竹子的頂端，構建出像風(fēng)滾草一樣獨特的張拉整體。“優(yōu)傲機器人的動(dòng)作和測量都非常精確，要是換成人類(lèi)在現場(chǎng)操作，無(wú)疑是很困難的，這就免除了使用諸多測量工具和設備的麻煩，”Kerrick 說(shuō)道，同時(shí)也強調了安全性。“我們正在進(jìn)行實(shí)驗性研究，機器人基于實(shí)時(shí)傳感器數據進(jìn)行運動(dòng)，所以機器人很可能會(huì )做出一些我們意想不到的動(dòng)作，”Kerrick 解釋道，并補充說(shuō)如果當時(shí)她的團隊采用的是更大的工業(yè)機器人，他們就無(wú)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(huì )變慢。“但有了優(yōu)傲機器人，我們的研究就可以更加大膽，因為我們相信機器人不會(huì )毀壞自己，也不會(huì )對他人造成危險。”歐特克團隊成功地在三天內建成了蜂巢館。
 

04：矢量繪圖-機器人沿路徑運行

UR10機器人能夠在無(wú)安全保護的情況下在開(kāi)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(ài)中的阿圖》(Artoo in Love)中客串了一把。電影中優(yōu)傲機器人系列的UR10機器人 在公園里畫(huà)肖像畫(huà)。“帶機器人到這個(gè)未知的地方是個(gè)很有趣的挑戰，”Atherton表示。他和同事們一起校準機器人，編寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，指導機器人沿著(zhù)投影在畫(huà)布上的矢量圖路徑前行。“UR10機器人設計完美：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。要是換成傳統機器人，就得需要一輛叉車(chē)和防護罩，這顯然是不可行的。”他繼續道。
 

05：機器人靈活協(xié)助建筑工地作業(yè)

鑒于優(yōu)傲機器人內置的安全功能，歐特克還開(kāi)發(fā)出了一款用于建筑工地的“機器人助手”原型，它可以方便地在建筑工地上移動(dòng)。研究團隊在機械臂末端安裝了一個(gè)路由器，還裝了一個(gè)攝像頭和投影機，并開(kāi)發(fā)了機器學(xué)習軟件，使機器人能夠識別人類(lèi)的手勢和語(yǔ)音命令。例如，UR10機器人可以爬上一面干墻，在墻壁上投影出一個(gè)出口，用戶(hù)則可以對其進(jìn)行修改，然后用語(yǔ)音命令通知UR10機器人繼續執行開(kāi)孔操作。
 

06：智能裝配系統

歐特克利用優(yōu)傲機器人研究解決的另一個(gè)建筑挑戰是開(kāi)發(fā)一款與Brick-Bot鋪磚機器人協(xié)作的智能裝配系統。該系統主要解決三個(gè)子問(wèn)題：分揀、重新抓取和放置。通過(guò)視覺(jué)引導，機器人可以在不同尺寸和顏色的磚塊中挑出一塊預先確定的磚塊。如果磚塊的抓取姿勢不對，UR10機器人會(huì )進(jìn)行視覺(jué)檢查，調整位置并重新抓取，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)傲機器人系列——UR5機器人，通過(guò)攝像頭檢查磚塊裝配。“下一次迭代就是開(kāi)始實(shí)際的設計裝配，例如樂(lè )高房子或玩具長(cháng)頸鹿，讓機器人自動(dòng)把它們建起來(lái),”歐特克軟件架構師 Yotto Koga解釋說(shuō)，并強調了員工與機器人協(xié)作的必要性。“我們選擇優(yōu)傲機器人的一大主要原因就是其安全性。我可以把機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(wú)需擔心安全協(xié)議會(huì )拖慢進(jìn)程。這將有助于我們取得重大的項目進(jìn)展。” 

優(yōu)傲機器人的開(kāi)放 API 也能夠助力進(jìn)程的快速推進(jìn)。“通過(guò)在 TCP 通信協(xié)議上使用流API，我們能夠對優(yōu)傲機器人進(jìn)行低層級控制，這將滿(mǎn)足我們的特殊需求——因為我們需要繞過(guò)機器人自己的操作系統直接訪(fǎng)問(wèn)機器人。”軟件架構師解釋說(shuō)。他的同事 Heather Kerrick 也講述了機器人開(kāi)放架構對蜂巢項目的積極影響。“構建蜂巢需要在團隊和設備之間使用不同的編碼語(yǔ)言和環(huán)境，我們可以將所有的命令簡(jiǎn)化成單一字符串，然后發(fā)送給機器人。”她說(shuō)道。對于我們部署的大型工業(yè)機器人，想要避開(kāi)機器人內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)傲機器人就不需要這樣。學(xué)習和使用優(yōu)傲機器人的腳本語(yǔ)言也極為簡(jiǎn)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.
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

Autodesk built voice-enabling software, allowing the operator to simply tell the UR10 when to cut out the drywall.  
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

“One of the most interesting things that we learned from the HIVE project was that people with a lot of experience in robotics were very impressed with what we were able to do with all the sensors, while people who had never worked with robotics took it for granted.  They assumed this was how this technology worked,” recounts Heather Kerrick, Senior Research Engineer at Autodesk’s Robotics Lab.
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

The goal in building the HIVE pavilion was for users to experience a seamless integration between robotic manufacturing, wearables, RFID tracking, and intelligence embedded in the building pieces. The HIVE project was a collaboration between Autodesk Robotics Lab, ICD University of Stuttgart and attendees at Autodesk University.  
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

“The UR robots were able to offer very precise movements and very precise measurements that would have been difficult for a human to do on-site, so the human didn’t need anywhere near as many measuring tools or equipment. They were able to go to the robot, get the part that they needed, and then take that back to a construction site,” says Autodesk research engineer Heather Kerrick, whose team successfully created the HIVE in three days. 
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

“One of the major reasons we chose Universal Robots is because it’s safe to work around. I could literally connect the robot to my laptop, work next to it, and quickly iterate through our experiments without worrying about safety protocols slowing things down. This was very important for us to make progress in this project,” says Yotto Koga, software architect at Autodesk 
 

UR10 collaborative robot, Autodesk, USA

The UR robots’ open architecture makes it simple to stream commands. The UR10 robot was able to draw R2D2 falling in love with a mailbox through a simple program that directed the robot to follow the paths of a vector drawing that was projected onto a canvas.

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