2019年10月1日，新中國成立70周年活動在北京天安門廣場盛大舉行，在主題為“同心共筑中國夢”的群眾游行環(huán)節(jié)，彩車“遼寧號”的亮相格外引人注目——新松雙臂協(xié)作機器人與兩名小演奏家聯(lián)手彈奏經(jīng)典曲目《我和我的祖國》，旋律悠揚，令人動容?，F(xiàn)代藝術(shù)與人工智能在這一刻充分融合，展示了改變未來的科技曙光。
新挑戰(zhàn)，新主角
2019年5月，遼寧省委宣傳部向新松公司傳達了想在遼寧花車中融入機器人元素的想法——作為共和國長子，遼寧在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域有著極其雄厚的基礎(chǔ)和積累，為了展示新時代下遼寧在高精尖領(lǐng)域取得的成就，機器人便成了必不可少的組成部分。
對于屢次代表國家亮相各種大型活動的機器人“國家隊”來說，經(jīng)驗豐富的新松團隊并未感到輕車熟路，他們給自己設(shè)定了一個更高的要求：考慮到與小演員攜手完成演出，機器人的安全性至關(guān)重要;機器人的形象要區(qū)別于傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備，更貼近絕大部分人心里的期望;不能只為了彈鋼琴而去彈鋼琴，要融入人類的動作甚至是情緒……在充分聽取專家組的指導(dǎo)建議后，新松團隊決定采用自主研發(fā)的雙臂協(xié)作機器人擔(dān)任此次演出的主角。
圖：2018韓國平昌冬奧會閉幕式
新松機器人參演的"北京8分鐘"驚艷了世界
圖：本次演出的主角——新松DSCR3雙臂協(xié)作機器人
雙臂協(xié)作機器人是新松為了滿足工業(yè)4.0時代新制造模式需求所研發(fā)的產(chǎn)品，集成了雙目視覺識別、力反饋、手動拖拽示教、碰撞檢測等技術(shù)，是機器人與人工智能的完美融合體。更重要的是，基于人機協(xié)作技術(shù)，該機器人可以實現(xiàn)和人類的“零距離接觸”，而不會對人類造成傷害。主角定下來了，下一步挑戰(zhàn)就是如何教會“他”彈好鋼琴。
圖：新松雙臂協(xié)作機器人DSCR5曾在央視《機智過人》節(jié)目中戰(zhàn)勝過人類頂級調(diào)酒師
人工智能賦能，機器人更像“人”
機器人彈鋼琴并不是一個新的創(chuàng)意，很多機器人企業(yè)都曾在不同場合展示過類似的技術(shù)：通常的做法是使用工業(yè)機器人安裝一個固定的“假手”，通過調(diào)整“假手”的角度來完成彈奏。為了確保安全，演奏時需要把機器人隔離開，而觀眾看到的情景更像是一個機械設(shè)備在按照設(shè)定的程序“執(zhí)行任務(wù)”，而不是一個“人”在彈鋼琴。
圖：工程師正在“教”機器人如何彈鋼琴
本次參演的新松雙臂協(xié)作機器人在外觀設(shè)計上更符合“人”的形象，并且它還搭載一雙真正的機械“手”，通過十個手指的關(guān)節(jié)運動來完成彈奏，這個設(shè)定對機器人的穩(wěn)定性、精確性、可靠性提出了更高的要求。作為國內(nèi)最早研發(fā)出協(xié)作機器人的企業(yè)，新松的協(xié)作機器人融入了大量的人工智能技術(shù)，在機器人的感知、交互、運動控制等方面均處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，已在高端制造業(yè)取得了大批量應(yīng)用。新松雙臂協(xié)作機器人的兩個手臂均為7軸柔性機器人，重復(fù)定位精度可達±0.02mm，攜帶視覺系統(tǒng)可以有效辨別周邊的環(huán)境變化，機器人控制系統(tǒng)的可擴展性非常強，可以精確地指揮“機械手”在內(nèi)的末端設(shè)備，這些對于機器人手指如何精確找準(zhǔn)琴鍵至關(guān)重要。機器人的力反饋技術(shù)也發(fā)揮了重要的作用，可以動態(tài)感知手指與琴鍵接觸時的細微力變化，進而做出動作上的調(diào)整。協(xié)作機器人更是一個“暖男”，搭載了碰撞檢測技術(shù)的機器人會在接觸到人的一剎那立刻停下來，不會對人類造成任何傷害，正是因為這樣，機器人才具備和小朋友一起完成演出的必要前提。
圖：新松雙臂協(xié)作機器人演示碰撞檢測功能
圖：新松雙臂協(xié)作機器人重復(fù)定位精度可達±0.02mm
在系統(tǒng)分析了演出要求后，新松團隊集體補了一堂“藝術(shù)課”——理工科出身的他們起初不能分清每個琴鍵對應(yīng)哪個音符，于是他們就把代表哆來咪發(fā)的數(shù)字粘在了琴鍵上。為了切身感受藝術(shù)氛圍，他們便集體觀看鋼琴演奏視頻，利用業(yè)余時間去看音樂會，力求最大化用機器人去還原人類藝術(shù)家的彈奏水準(zhǔn)。歷經(jīng)種種困難和挑戰(zhàn)，機器人終于可以彈奏出他們滿意的旋律了。正在他們將成果展示給專家評委組時，專家的一番話，卻讓他們傻了眼。
圖：機器人通過自己的雙手完成彈奏
要“彈鋼琴”，而不是“彈”鋼琴
眾所周知，鋼琴家在彈奏時需要融入自己對于樂章和曲譜的理解，在展現(xiàn)情緒變化時會通過適當(dāng)?shù)闹w動作來表達，讓所有觀眾享受聽覺和視覺的雙重盛宴。盡管新松機器人已經(jīng)可以完整地彈奏出曲目，節(jié)奏的把握甚至可以做到絲毫不差，但是專家仍然覺得不夠“真情流露”。
這可給新松團隊出了一道難題，盡管突擊學(xué)習(xí)了“藝術(shù)課”，但他們對于音樂的理解還只限于皮毛，更別說怎么教會機器人做彰顯“情緒變化”的動作了?！皩τ诔鯇W(xué)者，我們通常都是手把手的教，可你這是機器人啊!”專家組中一名資深鋼琴師的一席話讓新松團隊茅塞頓開：“老師，我們機器人也可以啊!”。不同于傳統(tǒng)的工業(yè)機器人示教盒編程作業(yè)，協(xié)作機器人的另外一個特點就是可以通過手動拖拽示教的方法來編輯作業(yè)。在實際應(yīng)用中，很多機器人的“新本領(lǐng)”，就是通過人類工友手把手教出來的，這個特點也讓協(xié)作機器人的應(yīng)用門檻大大降低，同時，可以應(yīng)付作業(yè)流程的動態(tài)變化。
圖：通過牽引示教的方式教會新松協(xié)作機器人打太極
在工程師的指引下，鋼琴老師將信將疑地走到機器人背后，拽動機器人的“胳膊”畫出一道弧線，松開手后，機器人完美地模擬了剛才的運動路徑?！皼]想到這家伙看起來挺嚇人，教起來這么聽話!”鋼琴老師興奮地說道。在鋼琴老師為機器人豐富了藝術(shù)動作后，機器人的表現(xiàn)贏得了專家的一致認可。
萬事俱備，機器人蓄勢待發(fā)
從確定機器人參與項目起，新松團隊就在和時間賽跑，新松領(lǐng)導(dǎo)層高度重視，抽調(diào)了最優(yōu)秀的設(shè)計、調(diào)試和裝配工程師參與到演出項目中。
圖：新松公司總裁曲道奎(中)、高級副總裁趙立國、副總裁楊躒等公司領(lǐng)導(dǎo)親臨項目現(xiàn)場監(jiān)督指導(dǎo)
盡管信心飽滿、經(jīng)驗豐富，機器人迄今為止的種種表現(xiàn)也令人滿意，但新松團隊絲毫沒有松懈大意。為了更好地完成展示任務(wù)，他們甚至還打造了一個機器人“備胎”，兩個機器人按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)調(diào)試，以備不時之需。歷經(jīng)了近3個月的調(diào)試和優(yōu)化作業(yè)后，機器人終于和彩車進行了第一次聯(lián)調(diào)彩排，一個新的挑戰(zhàn)也隨之而來——機器人竟然“不適應(yīng)”了。
原來，之前機器人的調(diào)試作業(yè)都是在實驗室里進行的，外部環(huán)境和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。實際情況是，彩車在運行過程中需要搭載一個發(fā)電機，發(fā)電機會產(chǎn)生較大的震動，這極大程度干擾了機器人的定位和正常運行。為了保證車體裝飾燈具和機械結(jié)構(gòu)的正常供電，發(fā)電機部分必須保留，難題又一次降到了新松團隊頭上。
圖：工程師正在調(diào)試機器人
“我們的特種機器人也是安裝在車上，他們是怎么解決的呢?”一位新松領(lǐng)導(dǎo)在內(nèi)部探討會上的一句話，為團隊指引了方向。原來，為了克服車體在不平整路面上運行時的劇烈顛簸問題時，新松的特種機器人通常會安裝自主研發(fā)的“穩(wěn)定裝置”，但工業(yè)機器人在廠區(qū)里工作時通常涉及不到穩(wěn)定作業(yè)，所以也用不到它。新松的全產(chǎn)品線優(yōu)勢再一次發(fā)揮了作用，在聽取了特種機器人資深專家的建議后，項目團隊為機器人本體及機器人控制器都安裝上了“穩(wěn)定裝置”，機器人的“不適應(yīng)”問題終于解決了!
隨后的聯(lián)調(diào)作業(yè)中，新松團隊又配合其他單位完成了展示效果的提升和優(yōu)化，機器人的表現(xiàn)也日益完美，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在觀看了內(nèi)部彩排效果后，也對新松機器人的表現(xiàn)給予了高度贊揚。
尾聲：新起點，新征程
2014年，習(xí)總書記在兩院院士大會上談到：“機器人是‘制造業(yè)皇冠頂端的明珠’，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志”。團結(jié)、奮進、創(chuàng)新的新松人從企業(yè)創(chuàng)建伊始，便牢記自己所承擔(dān)的使命和愿景，不忘初心，砥礪前行。多年以來，新松堅持以自主可控的先進技術(shù)推動中國實業(yè)做大做強，引領(lǐng)中國高端制造業(yè)走向新的輝煌?？缃缛诤?，協(xié)同共生，面向智時代，新松致力于將機器人技術(shù)打造成為開放、互聯(lián)、共享、不斷迭代的平臺，融合人工智能等新興技術(shù)的機器人產(chǎn)品不斷亮相世界最高舞臺：平昌冬奧，驚鴻炫舞揚名五洲四海;國慶盛事，指扣弦音禮贊偉大祖國!新松人正以自己的求索精神，突破技術(shù)瓶頸、打破行業(yè)枷鎖，將蘊含中國智慧的高科技產(chǎn)品推向世界。
今天的新松，
用自己的智慧果實
為新中國成立70周年獻禮;
未來的新松，
將為祖國的美好明天
更加奮力地奔跑。
新松人，在路上!
（轉(zhuǎn)載）
