不到21分钟，自主机器人可以从头到尾组装一张Ikea椅子

有别于传统一台机器负责一个步骤的工业机器人，新加坡南洋理工大学的工程师Francisco Suárez-Ruiz、Xian Zhou和Quang-Cuong Pham日前展示他们开发的一款低成本机器人，只使用市面上现有的工业用机器手臂、3D镜头和力感测器，以及网络上开源数据库的程式，就可以实现高阶自动机器人的功能。要组装椅子，机器人的3D镜头会先拍摄椅子零件，透过算法将照片与3D零件数据库中的物体比对，确认零件部位后，就由AI系统安排组装步骤以及如何移动机器手臂等，然后实际完成组装一张Ikea的Stefan椅子，整个过程只花了20分19秒，不到21分钟。

其实在2013年的时候，美国就已开发出，能够从零开始组装Ikea椅子的机器人：IkeaBot。只不过，那款用来拿木条、栓木条的机器手臂，是特别订做的。

有鉴于此，南洋理工大学的Quang-Cuong Pham表示，一开始他和同事都很好奇，市面上现有的机器设备能不能也完成这种复杂的组装工作。要组装一个椅子，机器人必须要会辨识个别零件、学会拿捏各种零件，而且要会控制力道，不让零件损坏。刚开始的时候，Quang-Cuong Pham说，他们打造的机器人不太会拿木钉、拿到一半就掉了，比如在组装零件的时候太早放手，或是在移动时、两台机器人动作不一致，差点让椅子解体。进一步说，因为是两台机器人一起组装一张椅子，有些动作需要两台机器人同时进行，但由于工业机器人力道大，如果动作不一致，就会造成损坏。Quang-Cuong Pham笑说，他们买了好几组椅子，结果弄坏了不少。

这3位工程师运用开源资源、写了套程式，让机器人知道椅子零件长什么样子、要怎么组装，以及组装顺序等。Quang-Cuong Pham表示，机器人其实边做边学，理解怎么做才正确。

目前为止，这款机器人只会组装由木钉固定的椅子框架。为了将木钉栓进正确的孔洞，机器人会先透过3D相机、扫描孔洞位置，接着拿起木钉、靠近约略位置，以螺旋方式把木钉放低，寻找孔洞。然后，力感测器会检测木钉何时碰到木条，一旦碰到，会产生压力变化，这个讯息便会送到机器人的程式中。之后，机器人会慢慢将木钉沿着木条移动，如果木钉进入孔洞，力感测器的压力便消失了，所以机器人系统会晓得木钉已经进入孔里，并把木钉栓紧。这个过程看似简单，但Quang-Cuong Pham说道，这个动作花了好几个月才做好。

这款机器人总共花了20分19秒完成组装Ikea椅子。在构想、计算组装步骤部分，机器人花了11分21秒，实际组装则花了8分55秒完成。

这款机器人的特色，在于它的自主性。在过去，机器人不是专为某个动作而客制、就是只负责单一个组装步骤，比如拿木钉、栓木钉等，没办法从观察开始、一气呵成组装一个物件。所以，要建立一个有自主性、能计划并控制动作的机器人，相当费时。南洋理工大学的工程师，花了3年才做出可以组装一张简单椅子的机器人。与此同时，Quang-Cuong Pham希望未来可以打造另一款机器人，只要看椅子组装完成的照片，就知道要怎么组装。文⊙王若朴