Rodney Brooks har varit en upptagen robotist. Han började på fakulteten vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) 1984 och blev så småningom chef för deras datavetenskap och artificiell intelligens laboratorium. Medan han fortfarande var där 1990, grundade han iRobot tillsammans med två av sina elever i ett försök att återgå till mer praktiskt robotarbete. Det företaget förde så småningom in Roomba och andra städrobotar för hushåll i miljontals hem över hela världen, vilket sänkte den knappa konkurrensen med ett mycket bättre pris.
Efter den framgången bestämde sig Brooks för att han ville revolutionera en annan industri med robotik, så han hoppade av iRobot och MIT och grundade ett nytt företag som heter Rethink Robotics (tidigare Heartland Robotics). Rethink strävar efter att sätta in fler robotar i tillverkningsindustrin. Tillverkare använder redan tunga industrirobotar i massor. Industrirobotar är rörliga maskiner som kan programmeras för att manipulera material och verktyg för att utföra olika tillverkningsuppgifter. De används för att automatisera byggandet av bilar och produktionen av en mängd andra varor. Som regel är de extremt dyra att köpa, programmera och underhålla, och de är därför utom händerna på någon annan än mycket stora tillverkare. Sådana robotar är också mycket precisa och snabba, men anpassar sig inte lätt till nya omgivningar och kan inte arbeta i nära anslutning till människor utan risk för liv och lem.
Brooks och hans företag satte sig därför för att göra en billig och anpassningsbar robot som kunde köpas av mindre tillverkare och användas för att automatisera vardagliga uppgifter som just nu utförs av människor. Och deras arbete har kommit till förverkligande med lanseringen av Baxter, en robot för $22 000 som säkert kan placeras i en mänsklig arbetsmiljö och lätt kan tränas av en icke-teknisk person för att utföra en mängd olika repetitiva uppgifter.
Innehåll
Baxter är en något humanoid robot, men den gjordes inte på detta sätt bara för att tilltala människor. Alla dess delar tjänar ett syfte. Den har ett datorskärmhuvud som lite påminner om en surfplatta, där tecknade ögon och ögonbryn ändrar uttryck för att förmedla intuitiva meddelanden till närliggande arbetare. Dessa uttryck inkluderar slutna ögon när den är i standby; neutralitet när den är redo att börja lära sig (ögon vidöppna och ögonbryn parallella med ögonen), koncentration när den är mitt i inlärningen (ögon vidöppna och ögonbrynen lutar ner mot mitten), fokusera när den fungerar utan problem (ögon tittar nedåt och ögonbrynen lutande nedåt mot mitten), överraskning när en person kommer i närheten (stora ögon med vidgade pupiller, höjda ögonbryn och orange bakgrund), förvirring när den har problem med en uppgift (stora ögon med ett ögonbryn inverterat och både snett nedåt mot utsidan) och sorg när det finns ett problem och det har gett upp försöket att arbeta med en uppgift (ögon tittar nedåt med båda ögonen och med ögonbrynen inverterade och lutade nedåt mot utsidan). Baxters ögon rör sig också i den riktning som en av dess armar är på väg att röra sig som en varning till alla som arbetar i närheten.
På bålen är två armar monterade som mäter 41 tum (104 centimeter) från axel till ändeffektorplatta, ett område med utbytbara ändeffektorer, eller "händer", som tjänar olika syften. Baxter kommer med två handtyper:en vakuumkopp och en elektrisk parallellgripare med något som liknar fingrar. Kopparna och fingrarna kan också bytas ut mot andra, och det förväntas att tredje part kommer att utveckla nya typer av sluteffektorer. Varje arm har sju frihetsgrader, och de kan arbeta i tandem eller oberoende av varandra, beroende på behov. Det betyder att du kan göra saker som att placera Baxter mellan två transportband och få det att fungera båda två. Armarna är också kompatibla , en robotterm som betyder att de i stället för att vara helt stela och oförmögna att ändra kurs kan känna av och anpassa sig till alla hinder de möter. Om du tar tag i, trycker eller stöter i en av armarna på den, ger den istället för att förbli fixerad. Denna överensstämmelse möjliggörs genom att använda elastiska ställdon i serien , där en motor och växellåda styr en fjäder som driver lederna, snarare än att direkt styra lederna. Det är fjädrarna som gör varje arm mindre stel än vanliga robotarmar, och de används också för att mäta krafter som verkar på armarna.
Baxters förmåga att känna av när den kommer i kontakt med något kommer väl till pass av säkerhetsskäl. Baxter har även en 360-graders ekolodssensor och fem kameror. Dess programvara har utformats för att använda dessa hårdvaruenheter så att Baxter i själva verket kan känna och se saker i omgivningen och justera sina åtgärder därefter. När den känner att någon har kommit nära, visar Baxter ett förvånat uttryck och saktar ner dess rörelse. När den oväntat stöter på något eller någon, slutar den att röra sig helt. Och om strömmen av någon anledning bryts slappnar Baxters armar långsamt av. Dess armar har även bakåtkörbara motorer, vadderade överdrag och brist på klämpunkter för ökad säkerhet. Det finns även en nödstoppsknapp för säkerhets skull. Och kamerorna är inte bara för säkerhets skull. De tillåter Baxter att upptäcka objekt som den behöver manipulera i sitt arbetsområde.
Liksom många av sina robotbröder har Baxter inga ben, så den kan inte ta sig runt på egen hand. Den kan antingen monteras på ett ställe eller kan placeras på en valfri hjulförsedd piedestal och rullas varhelst den behövs. Baxter är 37 tum (94 centimeter) hög utan sockeln och med den mellan 70 tum (178 centimeter) och 75 tum (191 centimeter) i höjd. Dess vikt är jämförbar med en människa på 165 pund (75 kg) utan sockeln. Sockeln väger 141 pund (64 kg).
Baxter har också ingång och utgång (I/O )-anslutningar som inkluderar ett Ethernet-uttag, en USB-port av typ A och en 15-stifts D-sub med PLC-kompatibla anslutningar för gränssnitt med andra enheter. Du kan koppla in roboten till ett typiskt 120-voltsuttag.
Rodney Brooks robotiska skapelserRodney Brooks har arbetat flitigt inom robotteknik under ganska lång tid, och Baxter är långt ifrån hans första "bot". Här är några av de robotar som han har utvecklat under åren, tillsammans med sina studenter och kollegor på MIT och i den privata industrin:
När det gäller operativ kapacitet har Baxter en maximal nyttolast på cirka 5 pund (2,3 kg) och en hastighet på 2 till 3,3 fot per sekund (0,6 till 1 meter per sekund), beroende på nyttolast. Den kan utföra upp till 12 plocka-och-place-operationer per minut med båda armarna. Baxter är klassad för att fungera i temperaturer från 32 till 104 grader Fahrenheit (0 till 40 grader Celsius).
Baxter designades för att hantera en mängd olika repetitiva uppgifter som normalt utförs av människor på ett fabriksgolv. Enligt Rethink inkluderar dessa uppgifter:
För att träna Baxter, rör en person fysiskt sina armar och använder navigatorknappar på armarna för att göra val från skärmen. Säg att du ville programmera den för att plocka upp och placera föremål. Du skulle först ta tag i robotens handled för att låta den veta att den tränar. Sedan skulle du placera dess sluteffektor över objektet. En kamera centrerar objektet och visar det på skärmen. Du klickar för att bekräfta att det är föremålet du vill att Baxter ska hämta. När Baxter har hämtat den placerar du dess arm över destinationen och klickar för att bekräfta. Om destinationen är en låda, hämtar Baxter varan och lägger den i lådan. När träningen är klar kommer Baxter kontinuerligt att ta tag i och placera föremål baserat på dina tidigare instruktioner så länge det finns föremål att ta tag i. Baxter kan justera till objektets position och orienteringsändringar till en punkt, så så länge som objekten stannar i samma relativa område (till exempel när de kommer nedför ett transportband), bör Baxter vara OK. Om den råkar ut för problem kommer dess ansiktsuttryck att förändras i enlighet med detta och en människa kan ingripa.
Baxter har en hel del grundläggande inbyggd funktionalitet nu, men det finns planer på att släppa regelbundna mjukvaruuppdateringar för att förbättra Baxters möjligheter. Robotens programvara är baserad på ROS (Robotoperativsystem ), ett BSD Unix-baserat operativsystem med öppen källkod som inkluderar en specialiserad uppsättning drivrutiner, bibliotek och andra verktyg specifikt för programmering av robotar, och OpenCV (Open Source Computer Vision Library ), ett mjukvarubibliotek som inkluderar datorseende och maskininlärningsalgoritmer. Ett programutvecklingskit (SDK ) släpps av Rethink någon gång under 2013 för att möjliggöra framtida utveckling av mer komplexa funktioner via tredjepartsprogrammering av både företag och robotentusiaster. Baxter designades för att vara en utbyggbar plattform med gott om utrymme för framtida förbättringar genom hård- och mjukvarutillägg.
En av de stora skillnaderna mellan Baxter och andra industrirobotar är priset. De flesta industrirobotar kostar $100 000 eller mer att köpa, och mycket mer att underhålla och driva på grund av behovet av programmerare att skriva koden som styr dem [källa:Kelly]. De behöver också i allmänhet ha specialiserade miljöer byggda runt sig för att fungera effektivt och hålla människor säkra, så du måste också ta hänsyn till konstruktions- och byggkostnader. Detta kräver en betydande investering, både på kort och lång sikt, möjligen på sammanlagt hundratusentals dollar.
Baxter, å andra sidan, kostar $22 000 som basmodell, vilket inkluderar ett års garanti och ett år av mjukvaruuppgraderingar [källa:Rethink Robotics]. Du kan också få tre års garanti mot en extra avgift. Rethink lyckades hålla priset lågt genom att hålla kostnaden i åtanke under designprocessen och arbeta med reservdelsleverantörer för att avgöra vilken kapacitet deras produkter kunde ge Baxter. Den har också en hel del plastdelar. På grund av den låga kostnaden borde Baxter vara inom räckhåll för små och medelstora företag som för närvarande inte har råd med automatisering via robotik. Rethink uppskattar att driftskostnaden blir cirka 4,00 USD i timmen.
Och snarare än att kräva att teknisk personal på hög nivå lägger dagar, veckor eller månader på programmering (via kod eller användning av en tryckknappshängare), kräver Baxter mycket mindre expertis och tid att instruera än de flesta industrirobotar. Den har ett något intuitivt användargränssnitt via ansiktsuttryck och uppmaningar som visas på skärmen. En icke-teknisk person kan lära den vad den ska göra genom armrörelser och enkla knapptryckningar, och den kan bemästra en ny uppgift på en halvtimme eller så. Det krävs också lite montering eller installation. Det tar bara ungefär en timme att få igång Baxter när den väl har tagits ut ur lådan.
Det finns också stora skillnader i säkerhet och flexibilitet. Andra typiska industrirobotar måste förvaras i burar eller på annat sätt låsas bort från människor, så att deras stela, snabba och kraftfulla rörelser inte skadar eller dödar någon. Deras arbetsmiljöer måste utformas runt dem, snarare än att de passar in i befintliga miljöer som är ockuperade av människor. Baxter kan arbeta tillsammans med människor utan risk för att skada dem på grund av dess inbyggda säkerhetsfunktioner. Den kan anpassa sig till sin omgivning tack vare en rad sensorer, och den har programmerats för att ha en viss nivå av sunt förnuft. Den vet till exempel att om den tappar ett föremål måste den stanna och hämta ett annat innan den fortsätter sin rörelse. Och den kan justera därefter om ett transportband ökar eller saktar ner. Baxters anpassningsförmåga och säkerhet gör att den kan ploppas på ett befintligt löpande band utan alltför mycket krångel.
Baxter har vissa begränsningar genom att den inte är lika snabb eller exakt som befintliga fabriksrobotar, och den kan inte göra tunga lyft. Den är skickligare på det mänskliga än det övermänskliga. Detta innebär att istället för att ersätta befintliga robotar kan Baxter användas för att fylla nya roller så att nuvarande manuella men vardagliga uppgifter kan automatiseras relativt billigt.
Mycket av vår litteratur återspeglar vår rädsla för att robotar kommer att gå berserk och döda eller förslava oss. Det är osannolikt med arbetsbotar som Baxter, som har massor av funktionalitet men saknar känsla. Baxter kan inte "tänka" själv. Men en mer rationell rädsla är att de kommer att sätta människor utan arbete. Misstroendet mot automatiseringen som skapare av arbetslöshet är inte nytt och har resulterat i protester under hela maskinåldern. En sådan protest inträffade med introduktionen av den mekaniska vävstolen i Frankrike i slutet av 1700-talet, som du kanske har hört talas om i filmen "Star Trek VI." Textilarbetare, rädda för sina jobb, kastade sina träsabotar (skor) i vävstolarna för att stoppa dem, vilket gav oss ordet sabotage.
Maskiner har verkligen tagit över många jobb som tidigare utförts av människor. På 1800-talet var de flesta jobben agrara, men den industriella revolutionen inledde ny teknik, och vi började massproducera varor, och till och med jordbruk, med maskiner och automation. Med tiden förändrade detta de jobb som de flesta gör, och flyttade oss bort från gårdar och till fabriker och kontor.
Det var inte alltid goda nyheter, eftersom dessa innovationer ibland har orsakat arbetslöshet, som i kolgruvsamhällen som drevs in i fattigdom. De ledde också många människor ut ur friska luften och in i ansträngande lågavlönade fabriksjobb. Men bättre betalda och mindre fysiskt krävande jobb har också dykt upp som ett resultat av mekanisering, som de av teknikerna som behövs för att driva, programmera och underhålla maskinerna. Åttio procent av arbetet i bilfabriker är nu automatiserat, och denna förändring har gjort arbetet mindre ryggbrytande och mer tillfredsställande än tidigare för kvarvarande bilfabriksarbetare.
Utan maskinautomation skulle vi inte ha kunnat masstillverka de små delarna som har fört oss in i vår moderna tidsålder av avancerad teknik. Vi skulle verkligen inte ha kunnat göra de allt mindre och kraftfullare mikrochippen som driver våra datorer, en annan uppfinning som i hög grad har förändrat sysselsättningslandskapet. Många av oss gör nu saker som att betala våra räkningar, registrera våra skatter och köpa flygbiljetter via dator, vilket minskar behovet för oss att göra direkt med post-, skatte- och reseproffs, för att nämna några. När vi börjar hantera sysslor som brukade ta mer mänsklig interaktion med knappklick, kommer jobb att flyttas. Och det finns inget slut på de saker som kan automatiseras. Det finns till och med programvara som skriver sport- och aktieartiklar för professionella nyhetsorganisationer. Fullständiga artiklar som denna kan bli nästa.
Baxter kan förskjuta några fabrikslinjearbetare. Med sin nuvarande kapacitet har Rethink uppskattat att Baxter kan hantera de enkla materialhanteringsjobben som innehas av cirka 800 000 personer i USA [källa:Freedman (Inc)]. Det låga priset gör att kostnaden för en mänsklig arbetare kan täckas på något år. Dessutom kan Baxter arbeta oavbrutet under längre perioder. Men robotar kan bara flytta bort de jobb som människor gör från de mest snåla löpande banduppgifterna till bättre jobb, som att träna och underhålla robotarna. Och det finns många uppgifter som kräver mer eftertanke än vad Baxter kan uppbåda. Robotlinjearbetare kommer också att vara bra för positioner som det är svårt att hitta människor att fylla, som sena skift, eller jobb som orsakar upprepade stressskador eller utsätter människor för skadliga ångor eller andra farliga förhållanden.
Lågkostnadsindustrirobotar kan också återuppliva det amerikanska tillverkningsområdet genom att vara tillräckligt kostnadseffektiva för att konkurrera med lägre lönearbetare utomlands, vilket kan leda till fler lokala fabriker och mindre outsourcing. USA förlorade faktiskt jobb när det gick långsammare att automatisera än länder som Japan, vilket var fallet med bil- och elektronikindustrin på 60- och 70-talen. Det kan vara så att om amerikanska tillverkare inte adopterar fler industrirobotar kommer företag i andra länder att göra det och få eller behålla möjligheten att producera saker billigare. Ökad tillgång till billig robotteknik kan både befria arbetare från fysiskt slit och göra det möjligt för fler företag att effektivt konkurrera i dagens globala ekonomi.
Vidare bör vi förmodligen inte hålla tillbaka framsteg för jobb som inte alltid kommer att vara nödvändiga. Datorer och robotar har lett till förmågan att utföra beräkningar och uppgifter med mer snabbhet och precision än någon människa någonsin kunde uppnå tidigare, vilket har lett till ännu mer innovation. Vi kan göra saker som att söka på Internet omedelbart efter information som lagras på andra sidan planeten, och lobba utforskningsrobotar på Mars och övervaka data de skickar tillbaka. Närvaron av fler och fler funktionella robotar kan leda till innovationer som inte ens faller oss in just nu.
På 1980-talet fanns det bara några tusen industrirobotar i drift i USA [källa:Condon]. Nu finns det hundratusentals och mer än en miljon världen över. Många av dem arbetar inom bilindustrin, flyttar, skär, borrar, svetsar, målar och monterar på annat sätt våra bilar, men de är också sysselsatta i i stort sett alla andra branscher. Med sin användarvänlighet och låga pris kan Baxter göra för industriell robotik vad Roomba gjorde för robotteknik i hemmet och öka antalet ytterligare.
Baxter riktar sig till de nästan 270 000 små till medelstora tillverkarna, som har femhundra eller färre anställda [källa:Freedman (Inc)]. Det är osannolikt att företag av den storleken kommer att kunna investera hundratusentals dollar i robotar som kräver en omdesign av sin arbetsyta och IT-personal för att driva dem, men Baxterm kan vara inom räckhåll. Och med sådana företag har robotens initiala mottagande varit bra. Nypro, ett formsprutningsföretag, och Vanguard Plastics har provkört Baxter och uttryckt intresse för att få den att fungera i sina fabriker. Och större företag kan också överväga det för att kostnadseffektivt automatisera uppgifter som de för närvarande gör manuellt.
Baxter är inte det enda spelet i stan, även om han förmodligen är det billigaste. Det finns några andra robotföretag som försöker ta sig in på liknande marknader. Nextage-roboten från Kawada Industries är en tvåarmad humanoid monteringsrobot som kan arbeta tillsammans med människor som Baxter. Det är mer exakt, men kostar nästan $100 000 [källa:Toto]. Barrett Technology har en följsam arm med sju frihetsgrader och bakåtkörbara och kraftavkännande kapacitet, också för cirka 100 000 $. Universal Robot har människosäkra och lätt programmerbara robotarmar för cirka 20 000 Euro (ungefär 27 000 USD) som kan göra tyngre lyft än Baxter. Yaskawa Electric Corps tvåarmade Motoman-robot har visat sig hantera blackjack. Och Fanuc Corp och ABB Ltd, tillverkare av tunga industrirobotar, arbetar enligt uppgift på mindre modeller [källa:Guizzo och Ackerman]. Så det kommer att finnas många alternativ för att få in fler robotar i företag som arbetar tillsammans med människor inom en snar framtid.
Förutsatt att vi kan lösa de socioekonomiska frågorna så att vi alla förblir förvärvsarbetande, kommer denna nya tekniska revolution att tillåta oss att hitta på nya och kreativa saker för oss själva och våra robotarbetare att göra. Om robotar kan ta över mer oönskade eller svåra uppgifter, är himlen gränsen för mänsklig prestation. Många av oss kan övergå från tanklös produktion till kunskapsarbete. Robotar gör till och med razzior i icke-industriella områden som att hjälpa till med kirurgi, röntgenskanning, bombdetektering och sök- och räddningsarbete. När deras användning ökar, kommer efterfrågan också att öka. Kanske finns det framtida jobb att få för oss alla inom själva robotteknikområdet.
Robotar är coola och jag kommer aldrig tröttna på att läsa om dem. Jag kanske till och med gör en en dag. Jag har ett gammalt LEGO Mindstorms-kit som har samlat damm och ett par nya Raspberry Pi-datorer. Jag behöver bara avsätta lite tid och tömma mitt bankkonto på några fler saker (som robotböcker) innan jag börjar.
En skrämmande uppenbarelse från min forskning var dock att det finns ett program som skriver artiklar. Det hade inte fallit mig in att vi redan var vid den punkt då ett program kunde generera en läsbar berättelse. Om det går längre än sport och aktieuppskrivningar kanske jag snart vet hur det känns att bli automatiserad utan jobb.
Mitt andra yrke, datorprogrammering, kanske inte heller är säkert, om den användarvänliga programmerbarheten hos robotar som Baxter slår igenom på andra områden. Kanske blir skönlitterärt skrivande, mitt andra-annat kall, svårare för en artificiell intelligens att efterlikna. Men det är också svårare att förvandlas till en betalande spelning. Vi kan behöva byta från kapitalism till någon form av utopi för att allt detta ska fungera.
Ändå är jag helt för tekniska framsteg, och särskilt för att ta bort slit från jobbet via robotik. Det finns mycket bättre sätt att spendera vår tid på. Som att träna för att förhindra att vår nyfunna brist på aktivitet förvandlar oss till degiga lekare, eller att studera inför de kommande karriärbytena.
