未来工业机器人：小巧、聪慧、万能

【英国《新科学家》周刊文章】题：小巧、聪慧且万能原文提要借助于拳头大小的一组组机器人，未来的高精度装配线可以在几个小时之内在桌面大小的工厂地板上组装完成。传统机器人失宠
日常电子产品中的电路板、芯片和液晶显示屏逐年变小，因此在组装时对精密度的要求也逐年增加。但是，当今工厂里所使用的机器人已不再能够胜任这种工作。它们过于庞大，过于笨重，无法处理微小的元件。而且随着利用这些机器人来制造的电子装置和元部件变得越来越小，问题也会变得更加严重。
因此机器人专家拉尔夫·霍利斯只好寻求其他解决问题的办法。在位于匹兹堡的卡内基梅隆大学的机器人研究所，他正在设计一种尺寸与咖啡杯相仿的新一代工业机器人，这种机器人浮在气垫上，在几乎小得可以放到桌面上的装配线上来回忙碌。每一个机器人集中精力负责一项简单的工作，但可以４０个成员为一小组，以前所未有的精度共同组装电子产品。由于电子设备通常是以几周而不是几年的速度更新换代，因此霍利斯正在设计的机器人可以使未来的桌面工厂在几小时内就能通过重新配置生产出新产品。
传统的机器人是非同寻常的机器，但它们有着严重的缺陷。工序越精细，问题也会越严重。
霍利斯已经看到日益小巧的电子产品开始占据高价值制造业的主导地位。重达１００公斤的机器人组装只有几克重的部件现在已是司空见惯的事。
因此，霍利斯建议淘汰靠程序控制的机械臂和问题不断的机械臂关节。霍利斯的未来工厂不是使用几个结构复杂的机器人，而是使用大量能够协同工作的简单机器人。这些机器的尺寸，只是现在那些在自动装配线上忙碌的机器人的十分之一。开发研制桌面机器人
一年前，霍利斯和卡内基梅隆大学由他领导的１３人的研究小组开始了一项四年计划，以检验这种想法的可行性。霍利斯希望能够在９０年代末建立一个供展示的微型工厂，这个工厂能够部分组装硬盘驱动器那样小巧复杂的产品的一部分。
起初，工厂模型只使用两种机器人。第一种是负责联系的机器人，它将领取和发送零件，并且把部分组装好的产品从桌面的一处运到另一处。桌面的下层是由彼此之间相距１毫米的许多个小方柱构成的一个钢面。负责联系的机器人将借助一层气垫浮在钢面之上，并且利用机载磁性推进器控制方向。这一过程所需的动力和气体将通过一条电缆供给，这条电缆还承担着在整个工厂的网络内使所有机器人之间保持联系的作用。
第二种机器人也与网络相连，它是一个在零件箱和负责联系的机器人之间转动的固定操作者。这种操作者只需拾起零件，转向携带半成品的负责联系的机器人，然后放好零件。为了把误差减到最低限度，负责操作的机器人只有一个关节。
把每一个零件放在局部装配过程中的精确性取决于负责联系的机器人自身在操作机器人下面的定位的精度。因此负责联系的机器人必须准确了解它在工作面上所处的位置，霍利斯的小组正在试验使负责联系的机器人做到这一点的两种方法。第一种方法是依靠一个内置的磁性探测器，当机器人在平面上滑动时，探测器能感知金属柱的情况。为了获得更准确的定位，机器人能测量每个柱子之间磁场强度的变化，这就使它在计算定位时，将误差控制在千分之一毫米以内。
第二种方法使用一种嵌在柱子间的环氧树脂中的荧光材料生成一个光滑的表面。装在负责联系的机器人身上的发光二极管可以使分子发出荧光，这种荧光通过机器人底部一系列狭长小口被接收。当机器人移动时，它本身携带的计算机可以通过阅读底部小口滑过金属柱时产生的光线图像计算出自己所处的位置。霍利斯说：“这些柱子阻挡机器人底部小口的程度是在不断变化的，有时完全挡住、有时部分挡住或根本不会阻挡小口。”负责联系的机器人可以利用这种光线图像的变化更加精确地判断自己的位置。
霍利斯说，两种技术都能使机器人在给自己定位时，与目标位置的误差不超过千分之一毫米。“这一精确度可谓是制造业中的一场彻底革命。”
网络软件还将使工厂的工程师们在机器人沟通交流时发挥作用，霍利斯解释说：“工厂实际上是随着能显示真正工厂里情况的三维计算机模拟图像一起运转的。”操作人员可以监视每个机器人或每组机器人的行动，如果他们发现了问题或发现效率不高，他们还可以利用计算机模拟图像重新设计整个装配线的程序。
在霍利斯和他的小组研制桌面机器人工厂时，有一个设计要素他们不会改变，那就是：在建造工厂和维护其运转方面，人类将继续起重要作用。