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在巴伐利亞州的一個(gè)小村莊，Mathias Hubrich正在制造旨在代替人類執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù)的遙控機(jī)器人。現(xiàn)在，機(jī)器人也被用作教輔工具，因?yàn)槲鏖T子控制系統(tǒng)使之成為了學(xué)習(xí)自動(dòng)化技術(shù)的理想教具。

Mathias Hubrich采用西門子軟件讓他的Forbot A4具備人工智能。

俗諺有云：“人不可貌相，海水不可斗量”。用這句話來形容巴伐利亞州南部城鎮(zhèn)Chieming-Hart，真是再合適不過了。這座有4715位居民的小鎮(zhèn)擁有一座教堂、一家酒館、幾排整潔的房屋，以及由一棟曾用于開辦銀行的建筑物改造而成的小倉庫和裝卸貨臺(tái)及數(shù)間辦公室。不過，這棟建筑物既不是倉庫也不是銀行。這個(gè)風(fēng)景如畫的靜謐之所，在其樸實(shí)無華的外表之下，隱藏的竟是一座聽起來有些匪夷所思的機(jī)器人工廠。

樓前街上，人少車稀。在這里，Mathias Hubrich一手創(chuàng)建了這家名為Roboterwerk有限公司的機(jī)器人制造企業(yè)。一個(gè)夏日清晨，在一張因陋就簡(jiǎn)的工作臺(tái)前，他正專心致志地在蘋果電腦上埋頭苦干。Hubrich和他公司的兩名工程師Arno Klüglein和Manuel Wentenschuh的家就在鎮(zhèn)上。此時(shí)，他倆正在樓內(nèi)進(jìn)行裝配和焊接工作。Hubrich說：“許多人都從慕尼黑搬到了郊外。”他很高興的是，這個(gè)地區(qū)不乏技能嫻熟的工人。

他拿起iPhone，隨著他的拇指劃過屏幕，一輛六輪車立即開始移動(dòng)。它看起來有點(diǎn)像早期的火星探測(cè)器，只是少了那些精巧的上部結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，正是曾于1997年登陸火星的Sojourner探測(cè)器，激起了Hubrich從事機(jī)器人制造的興趣。當(dāng)然，在地球上，控制機(jī)器人容易得多。從地球到火星，信號(hào)傳輸時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7分鐘，而裝卸貨臺(tái)前的這輛小車，則能隨著Hubrich每次劃動(dòng)拇指而立即作出響應(yīng)。這個(gè)機(jī)器人可以左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、前進(jìn)后退，還能原地打轉(zhuǎn)。因其尺寸正好跟一張A4打印紙一樣大，而取名為“Forbot A4”，它可以立即執(zhí)行每條指令。雖然小巧玲瓏，這輛車甚至能夠爬上山丘，并能暢通無阻地穿過茂密的草叢。

互聯(lián)網(wǎng)泡沫時(shí)期，時(shí)任一家互聯(lián)網(wǎng)公司*執(zhí)行官的Hubrich開發(fā)了他的*批概念機(jī)器人Robopark和Roboplay。這些裝置瞄準(zhǔn)的對(duì)象是想要通過互聯(lián)網(wǎng)控制真正的機(jī)器人的電子游戲玩家。Hubrich還打算將這些機(jī)器人用于公司活動(dòng)。然而，這些計(jì)劃終成泡影，因?yàn)闈撛谕顿Y者不愿涉足其中。相反，這些系統(tǒng)引起了德國的注意。從2004年起，Roboterwerk公司便定期為德國開展研究項(xiàng)目。Forbot A4是這些早期概念機(jī)器人的后代；其他大型機(jī)器人尚在車間裝配之中。其中一個(gè)機(jī)器人裝配一個(gè)用于連接旋轉(zhuǎn)刷和真空吸塵器吸嘴的底座。該機(jī)器人經(jīng)專門設(shè)計(jì)，可在工廠通風(fēng)井內(nèi)自主行進(jìn)，清除灰塵和油脂。試驗(yàn)過程中拍攝的照片表明，該系統(tǒng)非常有效。經(jīng)它清掃之后，積垢厚實(shí)的受試通風(fēng)井煥然一新。

在Hubrich的會(huì)議室里，有一輛輪子上配備了電機(jī)、手柄上安裝了操縱桿的手推車。Hubrich說：“我們用這輛手推車來清掃圍場(chǎng)。”操作該系統(tǒng)時(shí)，農(nóng)夫只要走到手推車旁，就能開動(dòng)起來，沿途收拾馬糞。Hubrich指出，“這令該任務(wù)用時(shí)縮短了三分之一。”

未來，兼業(yè)務(wù)農(nóng)市場(chǎng)有望成為Roboterwerk公司的主營(yíng)市場(chǎng)之一。盡管牧場(chǎng)上草木蔥蘢，但當(dāng)?shù)卦S多農(nóng)戶卻更愿意把奶牛圈養(yǎng)在牛棚里，因?yàn)檫@能減輕農(nóng)活。正因如此，這種來自Chieming的自動(dòng)駕駛手推車或許也能讓奶牛過得更加快樂。

數(shù)字化大腦。開發(fā)者Arno Klüglein揭開了一輛Forbot A4的蓋子。在將該機(jī)器人與其iPhone連接起來的無線局域網(wǎng)天線的下方，是一個(gè)*的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)裝置、兩個(gè)充電電池組和一捆五顏六色的線纜。在所有這些組件的中間，是一個(gè)灰色的小盒子，上面印有西門子公司徽標(biāo)。大多數(shù)線纜都匯接到這個(gè)小盒子上，它就是充當(dāng)機(jī)器人“大腦”的可編程邏輯控制器（PLC）。它負(fù)責(zé)采集傳感器信號(hào)，如感應(yīng)傳感器發(fā)射的信號(hào)，這些信號(hào)能讓機(jī)器人在工廠內(nèi)沿著鋁條行進(jìn)；或者激光掃描器發(fā)射的信號(hào)，這些信號(hào)旨在檢測(cè)機(jī)器人周圍是否存在障礙物。線纜的另一端連接電機(jī)。共有8條輸入線和10條輸出線。

必須對(duì)PLC進(jìn)行精心編程，以確保機(jī)器人按規(guī)定要求動(dòng)作。為此，Manuel Wentenschuh啟用了西門子的TIA博途（全集成自動(dòng)化）平臺(tái)。該軟件允許工程師定義控制系統(tǒng)的行為。盡管該軟件配備一個(gè)用于輸入隱含程序代碼的可選窗口，但大多數(shù)指令能通過計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)操作，簡(jiǎn)便地完成輸入和測(cè)試。該系統(tǒng)面向?qū)I(yè)人士，但工程師僅需幾個(gè)小時(shí)培訓(xùn)，就能開始創(chuàng)建簡(jiǎn)單的指令序列。

1996年，西門子*發(fā)布TIA。2009年，西門子再度推出一個(gè)便捷的軟件環(huán)境，以及新的S7-1200控制系統(tǒng)——Forbot A4也使用了該控制系統(tǒng)。2010年，西門子推出TIA博途（全集成自動(dòng)化）平臺(tái)，將過去彼此獨(dú)立的三個(gè)軟件模塊并入一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面。這些模塊包括一個(gè)控制配置系統(tǒng)、一個(gè)用戶界面設(shè)計(jì)工具（目前也可支持觸屏操作）和一個(gè)驅(qū)動(dòng)參數(shù)整定工具。

西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理Carsten Meier表示，“TIA博途有點(diǎn)像微軟辦公室軟件。雖然像Word和Excel這樣的應(yīng)用程序執(zhí)行的任務(wù)各不相同，但它們能相互協(xié)作，并且操作方式相同。”此外，TIA 博途采用涵蓋所有功能的單一用戶界面。這正是它被命名為“博途”的原因。它不僅在當(dāng)時(shí)先河，至今依然。Meier說：“在我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中，沒有哪家能提供可與之媲美的平臺(tái)。”S7-1200和S7-1500的問世，確保先前的S7系列控制系統(tǒng)仍然有用武之地。西門子歷來重視保護(hù)客戶投資，因此，TIA博途還允許用戶對(duì)老舊硬件進(jìn)行編程。

Mathias Hubrich近承接的項(xiàng)目是DRIEM2 （德語“確保移動(dòng)操縱器*可靠”的首字母縮寫）。目前，Roboterwerk公司正在與慕尼黑工業(yè)大學(xué)和因戈?duì)柺┧貞?yīng)用科學(xué)大學(xué)合作，為德國研究部開發(fā)一個(gè)半自動(dòng)化機(jī)器人。該機(jī)器人將被用于諸如測(cè)定污染物等安全應(yīng)用。

Birgit Vogel-Heuser是慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的自動(dòng)化與信息系統(tǒng)學(xué)教授，她將該機(jī)器人的前身放在辦公室里。該裝置采用的是20世紀(jì)90年代的技術(shù)，操作起來很費(fèi)勁。她說：“DRIEM2得到了大幅改進(jìn)。”原來的機(jī)器人是用作掃雷器。Vogel-Heuser與Hubrich的相識(shí)正是始于該機(jī)器人，在Hubrich的引介下，Vogel-Heuser了解到來自Chieming-Hart的大型機(jī)器人和小巧的A4機(jī)器人。

教室里的機(jī)器人。Vogel-Heuser的會(huì)議室里有兩個(gè)Forbot A4機(jī)器人。其中一個(gè)依然沒有裝配上部結(jié)構(gòu)，而另一個(gè)則配備了傳感器和執(zhí)行器，能夠避免撞上障礙物或從桌邊跌落。然而，只有在其控制系統(tǒng)得到正確編程的情況下，該裝置才能做到這一點(diǎn)。從2013/2014年冬季學(xué)期開始，這個(gè)任務(wù)將由學(xué)生來完成。實(shí)習(xí)期間，學(xué)生必須訓(xùn)練機(jī)器人，以完成特定任務(wù)，譬如，沿著一條波浪形線路行進(jìn)。Vogel-Heuser表示，雖然采用樂高公司的Mindstorms機(jī)器人也能做到這一點(diǎn)，但這些系統(tǒng)不支持傳統(tǒng)控制技術(shù)。她說：“借助工業(yè)技術(shù)，我們的學(xué)生掌握了解決問題的方法。”

學(xué)生們還學(xué)會(huì)了對(duì)市場(chǎng)*西門子公司出品的控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。不僅慕尼黑工業(yè)大學(xué)的培訓(xùn)機(jī)器人使用了這些系統(tǒng)，學(xué)生們畢業(yè)以后將在工作中用到的機(jī)器，也有80%以上使用了這些系統(tǒng)。甚至自動(dòng)飲料售貨機(jī)也使用了這些系統(tǒng)。從一開始，學(xué)生就在使用TIA博途平臺(tái)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)企業(yè)都已經(jīng)用它取代老式編程工具。

Vogel-Heuser任教院系的博士研究生Jens Folmer表示，大多數(shù)學(xué)生都能順利自如地使用TIA博途平臺(tái)。他開設(shè)了一門將Forbot A4機(jī)器人用于教學(xué)的課程。他說，一個(gè)困難在于，可編程控制裝置的工作原理是，實(shí)時(shí)系統(tǒng)采用時(shí)鐘周期，同時(shí)按規(guī)定時(shí)間間隔詢問傳感器。許多人都不習(xí)慣這一點(diǎn)，因?yàn)檫@種方式與許多計(jì)算機(jī)程序所用的過程式編程技術(shù)相互沖突。他說：“不過，我們的學(xué)生很快就領(lǐng)悟了其中的竅門。得益于這些機(jī)器人，他們?cè)谠⒔逃跇分姓莆樟讼嚓P(guān)知識(shí)。”