机器人的那些事儿

李昊

机器人对于人力的替代和节省，跟数控机床、3D打印的本质一样，都是自动化技术发展的延续，没有什么好夸大的。

前段时间观看了一场公司的专场话剧。主演在开场时开玩笑说，“我知道在座的各位都是研究机器人的。我现在年纪越来越大了，孩子们也不在身边，等将来我走不动了，我希望买一台你们开发的机器人给我养老。”

机器人技术的出现，带来了前所未有的柔性化。它们可以在自己的工作半径内，按照程序实现各种精准、复杂的动作。比如机械手，让很多从前难以自动化的焊接工艺得以实现。

但是由于它的名字，以及各类影视文学作品的误导，加上流水线上，它们上下翻飞带来的视觉冲击，不少朋友，将这种柔性化跟智能化的概念相混淆了。认为今天科技发展日新月异，特斯拉已经可以自动巡航了，科技展会上也开始出现那种惟妙惟肖的机械美女。那么像这位演员的期待，就更不是一个遥远的梦想了。

想象和现实的差距总是巨大的，那这个现实又是什么样的呢？作为一名系统集成工程师，我就从这些年所见所思出发，也来聊聊机器人的那些事儿。

机器人碰到的问题

所谓机器人的系统集成，就是将机器人本体、相关的工装以及配套设备等集成起来，并通过调试，最终交付客户使用。简单来说，它解决的是，机器人到底能用来干嘛的问题，这也是绝大多数机器人企业的主要业务。

用一个不是很形象的比喻，如果购置一条机器人生产线，相当于是点一道菜，那么机器人只是厨具，而我们就是那个大厨。如果用一个词来形容这行的特点，那不是智能而是非标（准）。因为不同行业的客户，所涉及的工作性质、成本要求、周期等差别很大。我们设计搭建机器人生产线的过程，远不像它们批量生产时，准确高效。

曾参与过这样的一个焊接方案设计，由于工序、结构复杂，客户还要求零人工。单单是解决工装的干涉问题，就让团队成员绞尽了脑汁。我们用了近一个月，加班加点的搞出一套方案，甚至是最后一道工序该用什么原理，牵头的技术负责人还没有想明白。把资料发出，就匆忙的去参加评审。结果刚下飞机，客户的电话打来了，不是投诉我们的方案不完整，而是觉得生产线的成本太高，要缩到原来的十分之一。当然，这一般也意味着，一个月的工作又付诸东流了。

类似情况，我们时常会遇见。很多第一次打算上马机器人的客户，往往也搞不清楚具体怎么实施。方案设计对于他们，就好比是房子刚下来，找装修公司量尺寸出效果图再报个价。至于是否签合同，那是后话。而对于我们来说，系统集成的方案又不是装修。客户如果只要简装（保证生产质量），给一个面积就能算出大概价格。而是要拿回去，一步步的分析工艺，有时为了保证两个机器人的自动化工作，却要买一台价值十几个机器人的配套设备。多一点少一点的差距，不是房子环保等级的问题，而是这个工作能不能要机器人来做，这样成本超出预期就太正常了。

此外，与标准化程度较高的软件行业不同，它几乎没有任何的可复制性。一些配套设备是根据实际需要临时开发的，即便理论可行，但到实际使用时，能否保证功能，会不会导致其它意外，连设计者自己都没底。

新上一个项目，就意味着一整个流程的重新开发。而且这些要素之间又都互相关联，即便那位客户只是提出缩减十分之一，也都是牵一发而动全身。

这种非标特点，还带来了各环节的难以量化，项目进度只能估计。有的复制项目，在启动时才发现资料欠缺太多，且跟实际设备有很大出入，最后变成了仿制跟改造。这种感觉，就好比准备了一桌菜，卻来了两桌客人。

此外，由于周期漫长，加上非标设计极容易导致各种疏漏，经常是在一边忙着当前项目，另一边还要解决上个项目现场调试时出现的问题。作为设计者，你几乎预料不到，下一刻各环节会出什么状况来找你解决。加班加点、疲于奔命是这行业的一种常态化。

“无人工厂”的难题

这就是机器人应用背后的一些心酸。如今，机器人的概念很火，但到底该怎么界定呢？

如果按照其实现最后功能来界定，那些机械臂显然不是，它们虽然可以自由移动，但是仅有裸机什么也干不了。如果这些系统集成后的工作站与生产线才算做一台机器人的话，虽然实现了具体工作的自动化，但那是把所有因素算在内的情况下。从机械臂具体怎样去焊一道焊缝，到工人误入工作区域的检测，漏了一丁点环节，你就不知道现场会出什么状况。

如果让它们丢下手头的工作，去换另外一个，可不是切换程序那么简单，而是布局、配套设备等整体的更换，这种成本与时间的损耗，不亚于重新购置，那么它又有何“智能”可言？毕竟，不灵活的机器人更适用于工艺复杂且大批量重复生产的场合。但是当各配套环节的技术储备都不足，且市场环境发生变化，它们就成了企业丢不下的沉重包袱。

曾有这样一家装备企业，其所在的行业，世界范围也没有同类企业上马机器人的成功先例。企业的老板非常有想法，想当第一个吃螃蟹的人，而且目标更加激进，要打造一个“无人工厂”，包括我们在内的几家国内公司参与了进来。

但项目启动后，我们很快就意识到，为什么技术实力本该更强的国外同行却不接这种活。整条生产线，是由一个个连续的工作站组成，下一个站的工作，是要建立在上一个站准确工作的基础上。其中一个站，由于工件本体庞大，机器人不能在固定的底座上工作，而是要吊装在更加庞大的行吊上，边行走边工作。

虽然在设计时，行吊通过了校核，可实际使用却导致机械臂在行走时剧烈的抖动。但机器人本身只是按照设定的程序来精确移动，这种外部变化它们可不管，这也让它完全无法保证工作精度。另一方面，上游加工企业的零件尺寸本身就保证不了。这种感觉，就像一个套用了多个复杂公式的连续计算题，输入的参数和公式都在不断变化，但却要得出一个统一的答案。

随着项目不断的深入，这样的意外越来越多，而人员和工期都是事先规划好的。各环节不可避免的开始拖期，成产线始终无法调试出来。更不幸的是，就在那段时间，相关原物料价格快速下跌，对口企业缩减产能，于是采购订单没了。

这位老板也想过，趁市场低迷期，利用已经搭建好的部分生产线，接一些其他行业的合同。但这些机器人只是为了特定工作而布置的，哪里找那种刚好适配它们的工作呢？一边是无从解决的技术难题，另一边是枯竭的资金，这条生产线也就变成了烂尾工程，一堆高科技的废铜烂铁。

冷静看待机器人

有的朋友可能会问，难道我们这个行业，就不能想办法做好相关标准，把共性的问题提炼出来，提高效率少走弯路么？其实这是很多相关企业考虑过的，有些还单独成立了标准化部门。如果我们真的能把行业标准做到极致，也许那条生产线就不会烂尾。只是机器人应用的涉及面实在太广，这种成本对于企业层面来讲是难以企及的。

对于企业，更现实的选择，是只从事熟悉的一小块领域，然后慢慢积累经验。也因此，这个行业很难规模化，但这现实与工业4.0概念的豪迈，却显得有点南辕北辙。

一提到国内机器人的发展，很多朋友喜欢把关注点放在它们的核心零部件。虽然它们是机器人应用中重要的环节之一，也确实与国外存在差距。但一方面，核心零部件的性能演进，并不能改变机器人工作的根本原理，也解决不了那家装备企业的问题。

另一方面，这其实反映了一些机器人企业的心态，做非标太操心，赚的又慢，最好就研发通用的产品，让别人买我的机器人。至于拿回去怎么用，就不用多费心了。这种感觉就好像，原来做高科技里的“实业”太难，那就改做“房地产”吧。毕竟要开店的人，不管他做什么买卖，总要先租个店铺。

但一般这种尝试的结果，并不会让他们跳出自己的老本行。毕竟机器人的成本搁在那里，对它的应用已经非常成熟的客户，是不差那便宜的几万块钱的。更何况相关配套的软硬件都围绕着某些知名品牌，即使新上生产线，也是指定好的。甚至有些客户，干脆连机器人和激光器等大型设备都先自己采购好了，把头疼的系统集成交给我们。而那些研发本体的国内企业，通常也只能自产自用，重头戏还是系统集成。甚至有些是通过变相赠送的方式，来求得打开市场。而还有一些企业，则干脆放弃了工业领域，改为开发民用机器人产品。

在一场创客大赛上，我认识了一名这样的参赛者。他本来也是做工业机器人的系统集成，但是多年的辛勤付出并没有为他带来多少回报，在一个项目因客户拖欠验收款，险些破产后，他决定再也不干这行了。“拿项目要靠关系，连验收也是。”他这么说道。

现在他最关心的，就是正在研发的一款安防机器人。一辆外表很萌，集成了平板电脑、气敏、距离等传感器的移动小车。主要功能是看家，还有当小朋友的玩伴。别看功能简单，售价也低，但利润率高，效益反而好过以前。不过，对于一位曾经做工业流水线的企业家，如今却在做这些，这反差还是让我倍感唏嘘。

其实比资本脱实入虚更悲哀的，是科技的脱实入虚。就像那场大赛的参赛项目，大家似乎都在创新一些好玩但似乎并没太多实用性的产品。比如一款诗词机器人，基本结构也类似于移动小车加上平板电脑。设计者宣传的理念是通过机器人来培养孩子们的中华传统文化意识。且不说它算不算机器人，单说培养方式，这跟直接用平板电脑又有什么区别。如果讲效率，去开发一款以中华传统为背景的虚拟现实游戏，让孩子们身临其境的感受到铁马冰河的豪迈，岂不是更合适？

民用机器人开发和工业的系统集成原理上是相通的，但一方面民用的应用场景比工业复杂太多。另一方面，其产生的经济价值与工业又完全不成比例，这又反而制约了其成本，已面世的民用机器人只好更偏向于娱乐性。

就像一位同事说的，他接过的最舒服的项目，是给科技展览馆做的机器人舞剑。这既不用分析繁琐的工艺，也不用设计复杂的配套设备，更不用考虑工作精度。只要让两台机器人按照设定好的轨迹比比划划，再搭配好声光电，把观看它们表演的小朋友们逗开心就行了。这也是为什么民用机器人中，最常见的不是电影中的形象，反而却是无人机与扫地机器人这一类功能很单一的。

其实机器人对于人力的替代和节省，跟数控机床、3D打印的本质一样，都是自动化技术发展的延续，没有什么好夸大的。它们的应用也是一个人类不断调整原先的工艺、产品等，以适应自动化工作特性的一个龐大系统工程，一个漫长、曲折而渐进的过程。比如去除一些不必要的多样化，简化工艺，提高零部件的一致性。

机器人应用的难易，也并不与其产生的经济价值正相关。比如那位演员说的拿机器人养老，这就太难了。有人曾提出应该给机器人征税，这句话我们也可以换个角度理解。通过不断演进的自动化，将人工从生产岗位替代下来，去帮助老人们养老，用征来的税款去补贴他们。也许，这才是未来，所谓机器人养老的正确方式。