機(jī)器人前瞻5月8日消息，亞馬遜宣布其“具備觸覺感知”的全新機(jī)器人Vulcan正式部署，通過融合人工智能與力反饋傳感器，Vulcan不僅能看，還能“摸”，具備類似人類的操作精度與感知能力，首次實(shí)現(xiàn)了亞馬遜倉庫中庫存補(bǔ)貨流程的自動化。
這一突破性進(jìn)展被亞馬遜稱為“機(jī)器人技術(shù)的根本性飛躍”。
一、觸覺賦能下，Vulcan革新“人到貨”系統(tǒng)
亞馬遜倉庫中最經(jīng)典的機(jī)器人應(yīng)用之一，是基于Kiva機(jī)器人的“貨到人”（G2P）解決方案。
Kiva移動機(jī)器人將存有庫存的可移動貨架，運(yùn)送至固定工位，由人工揀選員為特定客戶訂單挑選并分揀出單個物品。隨著時(shí)間推移，這些貨架上的庫存會被逐漸取空，需要重新補(bǔ)貨。
為實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貨任務(wù)的自動化，亞馬遜研發(fā)了新型機(jī)器人Vulcan。
Vulcan能夠從混合堆料中抓取物品，并將其擺放至可移動貨架上。其獨(dú)特之處在于其在操作物品時(shí)，擁有更高的精度和靈巧性。
據(jù)亞馬遜介紹，Vulcan可處理大約75%的庫存物品，其機(jī)械臂末端工具和傳感器，可根據(jù)物體特性施加適當(dāng)?shù)牧?，從而勝任從小型電子產(chǎn)品到較大件商品等多種物品的搬運(yùn)任務(wù)。
在亞馬遜倉庫中，每年有超過140億件物品由人工進(jìn)行存放。為實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)的自動化，亞馬遜計(jì)劃Vulcan機(jī)器人能以每小時(shí)300件、每天運(yùn)行20小時(shí)的節(jié)奏，處理其中80%的物品。
經(jīng)過大量實(shí)踐后，Vulcan機(jī)器人的存放效率已比18個月前提升三倍，目前在速度上已經(jīng)超過了普通人類員工。
亞馬遜機(jī)器人部門應(yīng)用科學(xué)總監(jiān)Aaron Parness表示，這一進(jìn)步令人鼓舞，但在這一任務(wù)上，表現(xiàn)最頂尖的人類仍明顯優(yōu)于Vulcan——他們不僅動作更快，還能以更高密度將物品靈活擺放在有限空間中，這對于城市倉庫等空間有限的場景尤為重要。
盡管如此，Vulcan仍具備一定優(yōu)勢，即處理大量信息和提前規(guī)劃的能力。它能夠在短短100毫秒內(nèi)，分析所有待存放物品和貨箱的位置，完成整體優(yōu)化。這種能力正是其在平均作業(yè)效率上逐步超越普通人類的關(guān)鍵。
二、“觸覺”與力感知，破解機(jī)器人操控難題
在上周于波士頓舉辦的Robotics Summit and Expo中，Parness在主題演講中深入解析了Vulcan背后的技術(shù)。
▲Aaron Parness（左）在Robotics Summit and Expo上討論了觸覺如何改善機(jī)器人操作。
他表示，“觸覺”和力感知是未來機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
所謂力感知，指的是機(jī)器人感知和響應(yīng)外界施加力量的能力，類似于人類通過手部觸覺判斷物體的重量、硬度或形狀，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的操作。
力反饋技術(shù)應(yīng)用下，機(jī)器人在抓取物品時(shí)，能夠感知并控制施加的力度，從而避免因用力不當(dāng)導(dǎo)致物品損壞或掉落。同時(shí)，它可以根據(jù)物品的重量、材質(zhì)和形狀靈活調(diào)整抓取力度，例如重的物理教科書與輕薄的紙板藥盒，就會采取不同的抓取策略。
“力感知對我們與世界的交互至關(guān)重要。這也是目前機(jī)器人領(lǐng)域的一大限制，”Parness說道，“雖然機(jī)器人在移動方面已經(jīng)取得巨大進(jìn)步，比如可以完成后空翻，但在‘操控’方面仍面臨難題。我們有時(shí)會混淆‘?dāng)?shù)字智能’與‘物理智能’——機(jī)器人能在國際象棋中戰(zhàn)勝人類冠軍令人驚嘆，但它們?nèi)噪y以精準(zhǔn)地把棋子擺放到正確的位置。這就是物理智能的挑戰(zhàn)所在?！?/p>
Parness指出，“觸覺”將解鎖一系列新的機(jī)器人應(yīng)用場景，例如將物品塞入緩沖郵件袋、搬運(yùn)形狀各異的雜貨，或?qū)M(jìn)配送袋等操作。
這些任務(wù)都涉及物體之間的貼合、擠壓或摩擦，需要機(jī)器人在接觸過程中進(jìn)行靈活調(diào)整與即時(shí)反應(yīng)。
Parness補(bǔ)充道，“觸覺”技術(shù)能夠顯著提升機(jī)器人的作業(yè)效率，因?yàn)闄C(jī)器人可以先快速移動，當(dāng)與物體發(fā)生接觸時(shí)再通過力反饋即時(shí)調(diào)整動作，而不需要進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控。
他表示，正是這種更快的響應(yīng)能力，讓機(jī)器人能夠在操作時(shí)更加靈活，進(jìn)而提升倉儲空間的利用率，例如通過感知物品是柔軟還是堅(jiān)硬，來對其進(jìn)行適當(dāng)壓縮，從而提高填充密度。
▲Vulcan使用機(jī)械臂、攝像頭和吸盤夾具從存儲貨艙中揀選物品。
Parness回憶說，他在NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的一位導(dǎo)師Brett Kennedy曾指出，工業(yè)機(jī)器人1.0“既笨拙又麻木”——它們既無智能也無觸覺。雖然這在焊接等“重復(fù)、危險(xiǎn)、骯臟”的任務(wù)中足夠，但若要讓機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中操作，就必須賦予其“觸覺”能力。
Parness補(bǔ)充道，“如果你看過我孩子的玩具堆，你就知道如果要整理那堆雜物，沒有‘觸覺’是絕對做不到的?！?/p>
三、機(jī)器人部署，“翻新”亞馬遜倉儲應(yīng)用
目前，亞馬遜在其倉庫已部署了多種用于自動揀選的機(jī)器人。
Sparrow機(jī)器人具備強(qiáng)大的視覺識別和路徑規(guī)劃能力，能夠從儲物箱中識別并揀選物品，但目前只能處理箱子頂層的物品，尚未配備觸覺功能來應(yīng)對更復(fù)雜的抓取任務(wù)。
另一款名為Cardinal的機(jī)器人，專為將包裹高效擺放進(jìn)推車而設(shè)計(jì)，其核心目標(biāo)是在有限空間內(nèi)盡可能多地裝載包裹，最大化推車的填充度。
Parness認(rèn)為，Cardinal未來若整合觸覺感知，也將進(jìn)一步優(yōu)化其裝載效率。
Vulcan則聚焦于將物品存放至上層貨架區(qū)域，這些區(qū)域?qū)τ谌祟悊T工而言，難以觸及。
Parness指出，這一任務(wù)分配策略能讓員工更多地在“動力區(qū)”（即中層貨架）作業(yè)，從而降低工傷風(fēng)險(xiǎn)。亞馬遜也表示，雖然其倉庫的受傷率曾高于行業(yè)平均水平，但近年來這一數(shù)據(jù)已有明顯改善。
Vulcan是亞馬遜首次嘗試將力感知與觸覺技術(shù)應(yīng)用于那些“低垂果實(shí)”型的機(jī)器人任務(wù)中，即優(yōu)先解決那些在技術(shù)上相對容易實(shí)現(xiàn)、但對提升效率和自動化水平有顯著價(jià)值的應(yīng)用場景。
亞馬遜團(tuán)隊(duì)通過Vulcan積累了觸覺集成方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)，并正計(jì)劃將此技術(shù)擴(kuò)展至其他倉庫應(yīng)用。
目前，Vulcan已在美國華盛頓州斯波坎市和德國漢堡的亞馬遜倉庫實(shí)現(xiàn)全面部署。
此外，亞馬遜可能計(jì)劃開發(fā)新的AI算法以使其機(jī)器人變得更智能。早前，亞馬遜收購了一家名為Covariant的初創(chuàng)公司背后的團(tuán)隊(duì)，該公司曾致力于開發(fā)工業(yè)機(jī)器的AI基礎(chǔ)模型。
結(jié)語：失業(yè)危機(jī)下，亞馬遜強(qiáng)調(diào)“人機(jī)協(xié)作”
隨著亞馬遜不斷推進(jìn)倉庫自動化，外界對崗位被取代的擔(dān)憂日益上升。
高盛經(jīng)濟(jì)學(xué)家在2023年曾預(yù)測，到2030年，全球或有3億個崗位因生成式AI的發(fā)展而被自動化取代，并有更多崗位將被深度重塑。
英國托尼·布萊爾研究所亦估計(jì)，在自動化影響最顯著的高峰階段，每年可能有6萬至27.5萬個英國崗位受到?jīng)_擊。
盡管如此，亞馬遜機(jī)器人技術(shù)首席專家Tye Brady強(qiáng)調(diào)，機(jī)器人并不會完全取代人類。
“人類始終是系統(tǒng)不可或缺的一部分，”他表示，機(jī)器人旨在“放大人的潛能”，替代“瑣碎、重復(fù)、單調(diào)”的任務(wù)，以提升效率與安全性。
Brady補(bǔ)充，人類不僅能運(yùn)用常識判斷機(jī)器人是否真正完成任務(wù)，還能識別被黑客入侵的跡象，或及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損或泄漏的包裹等問題，這些對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
因此，即使在高度自動化的未來，人工判斷與參與仍不可替代。
來源：Therobotreport、Spectrum IEEE、The Guardian、Wired
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