機器人同伴

偏遠的離岸設施、灰塵滿佈的礦坑、骯髒的下水道：環境都是人類為了人類所造成的。然而，這些環境的營運危險性非常高。是否有任何解決方法？來自 ANYbotics 公司的機器狗可以自主執行檢測任務。我們前往蘇黎世拜會了歐洲最大機器人團隊之一。

跌倒、站起來。一次又一次。我要把腳放哪裡？我要如何施力？還有，我要怎麼控制我的身體平衡？兒童在學習走路時，在幾個星期的時間內，他們會逐漸抓到各種動作的感覺。Péter Fankhauser 的「寶貝」也是以類似的方式學習——儘管它的腿是由彈簧、感應器和馬達組成。他很驕傲地報告：「ANYmal 在一次模擬中自己學會了爬樓梯，而且只花了幾個小時的時間。最奇妙的是，不像人類，成千上萬的 ANYmal 會跟著這隻機器狗一起學習，因為我們建立了虛擬複製品。」每一個複製品都會獲得一個共同目標，例如爬一段樓梯，而且越快越好。然而我們會加入一些干擾，例如感應器噪音或風。機器狗所搭載的程式會不斷地學習如何獨立處理這些情況。「一旦模擬學習過程達到了最佳程度，我們就會將控制程式轉移給所有真的機器狗，」Fankhauser 說。

一名機器人工程師博士坐在會議室中的彩色沙發上，以飛快的語速輕鬆談論檢測機器人。他與 ANYbotics 的另外八位共同創辦人一起開發出了這款機器人，ANYbotics 是蘇黎世聯邦理工學院的衍生公司。他說，外觀看起來像一隻狗的 ANYmal 能夠自主運動，也就是不需要人類的操控或無線網路，就能在無人的惡劣工業環境中行動。最令人振奮的是，不需要特別設計環境來配合這些機器人，特別是像大型工廠或倉庫等。因為這些四足幫手可以自己找到路，尤其是在原本就是為人類打造的空間內。Fankhauser 讓我們觀看了相關的 YouTube 影片，其中可以看到機器人在陡峭的鋼製樓梯上爬上爬下，或是在滿佈樹根和碎石路的森林裡行走。它可以在細長的鋼條上自主平衡、爬到火車廂底下，並安全地跨過地面上香腸般粗的電纜線圈。ANYmal 能夠輕鬆涉水而行、在暴風沙中倖存，甚至是在大片雪地上也不會滑倒。我們還目睹它倒著跑，在復活節的尖峰時刻挨家挨戶地送巧克力兔子。在這些情況下，甚至是人類也都需要最高的專注力。

微笑機器人

機器人怎麼辦到這件事的？在程式設計方面是不是特別困難？「不會，其實很簡單，」我們的專家向我們保證。我們在蘇黎世參觀期間學到了更多。ANYbotics 的綜合建築裡並非只有辦公室和會議室，還有公司的測試中心和生產設施。一進入建築物，你就會注意到一種特別的氣氛。那或許是當工作有所進展時的激動，或許是即將發生的變化所引起的興奮情緒——當你感察覺到你正處於突破之際，就像你親身見證某件大事。這裡的人都穿著牛仔褲和 T 恤，並且熱情地用英語向你打招呼。他們來自共 21 個國家，且員工人數較去年多了 25 名。公司剛租下了新的場地，ANYbotics 最近從投資人那邊籌募到了 2 千萬瑞士法郎。這些資金用於將 ANYmal 的最新機型「D 版本」商業化。這也將帶來結構性轉變：目前是由一個小型內部團隊每星期製作約一架機器人。自 2022 年起，將由一個瑞士合作夥伴開設一條組裝線，提高這款檢測助手的生產量。

儘管業務氣勢如虹，但 ANYbotics 仍腳踏實地，新創公司的氛圍依舊。在開放式空間的辦公室中，白板上掛著複雜的公式和圖表，但不時穿插著日本動漫人物，彷彿是從漫畫中逃了出來。毛絨動物玩偶懸掛在檯燈上。廚房裡陳列著之前團隊比賽的勝利作品，一幅幅裱框的小油畫：ANYmal 在一匹獨角獸背上招手、ANYmal 在海中爬行、 ANYmal 漂浮在太空中。畫作旁的牆上則掛著世界各大洲地圖，上面覆蓋著來自全世界的客戶照片。在這些照片上，無一例外都有一個看起來很友善的機器人，或跑、或坐，或等待。「即使是 C 原型機，我們也不僅只重視機器人的功能，還關心到它的外觀會引起什麼樣的情緒。我們設計的眼睛位置讓人看起來覺得很友善，而它們同時也是機器人的冷卻風扇。它的嘴部是深度攝影機，一個小斜角設計讓它看起來像微笑的嘴唇。這類的小細節都有助於引發正面的聯想，」Fankhauser 表示。目前最新的機型有一張完全不同的面孔，因為 ANYmal D 要用於工業環境，必須更堅固耐用。然而，這個後續機型看起來也很親切。「我們希望創造出一個友善、可靠又有用的機器人同事來幫忙解決事情。畢竟機器人是用來輔助人力，必須能夠傳達一種印象：我是來幫你的。但順道一提，軍事行動和警方任務除外。」

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能看、能聞、能聽，還會呼喊

例行檢查工作最適合採用 ANYmal 自動化執行。ANYbotics 執行長詳列數字，以說明短時間內就可以回本：「工業設備每天都因為維修作業而損失數十萬法郎。因此各種機器必須儘可能順利無礙運行。至今大多數由人員巡視檢查。「這樣的效果很好，至少如果他們瞭解工廠並且有經驗的話。但是這不僅需要花費許多時間和金錢，有時候甚至非常危險。在離岸設備上、下水道或是礦坑裡，人員會曝露在高壓力、電流、有害氣體、有毒物質和粉塵之下。因此，如果人員要檢驗這些設施，有時必須先將設備停機，但這樣就會造成金錢損失。另外就是運輸成本的問題。「必須請專業人員來到離岸場地，但每一趟直昇機的載運費用動不動就超過 3 萬瑞士法郎。」Fankhauser 搖搖頭，繼續補充說：「有時候只是為了轉動一個開關，就要飛一趟鑽井臺。」因此對於離岸應用領域，ANYmal 的費用幾個星期就回本了。

當然，也可以在離岸設備上安裝感測器來偵測運行中的異常現象。但是這非常複雜，而且成本也非常高。「每個感測器只能測量整個系統中的一小部分，而且過了一段時間後就必須更換，」Fankhauser 說出他的觀察結果。相較之下，機器人的優勢在於，它是針對長時間應用所設計——實際上可以連續運行三年——而且可以同時執行多項任務。機器狗具有足夠的負重能力，可以承載重物。此外，利用身上所配備的攝影機和探測器，它能看、能聞、能聽，甚至還會呼喊，也就是發出警告：它能夠讀入並傳送由測量儀器獲得的資料。它能夠拍攝熱影像和執行聲波量測。它能夠偵測到氣體外漏、機器異響或泵浦震動聲突然有異等情形，並且發出通知。

強勁的馬達，學習迅速

但是，這個機器人如何能夠在困難的地形上安全移動？它是怎麼學習？Fankhauser 解釋：「一個選擇是帶 ANYmal 到現場，然後告訴它該做什麼，就像名新員工一樣。當機器人在行走時，我們會拿著操縱桿陪伴在旁，並建立 3D 地圖。一個小時的設備巡視通常需半天的時間來學習。另一個更簡單方法是，讓機器人以虛擬方式學習。只要設施已有數位模型就可以了。

這時會利用感應器來測定方位，而行走動作則是借助於專為機器人所設計的電動馬達。「我們瞭解到，我們需要專用的驅動模組，而且必須重量輕，但卻有大功率。因此我們開始了與 maxon 的合作關係。我們兩家公司的文化契合度相當高，現在甚至只隔了一扇門工作。」機器狗的四肢中分別裝有三個驅動模組，亦即 ANYmal 裡共安裝了 12 組執行器。它們產生行走動作，使腿部能夠向外或向後傾斜，以及彎曲膝部。「在不同表面上行走時的力量控制非常重要。在奔跑時，必須能夠吸收撞擊能量。為此，我們與 maxon 共同開發出一套系統，利用彈簧來模仿肌肉和肌腱。」

解決方案和棘手挑戰

在 ANYbotics 的測試中心裡，一大疊幾乎碰到天花板的披薩盒，是多個漫長白日和短暫夜晚的最佳見證。椅子、桌子還有電腦被排得像是個競技場，這裡就是收集和分析資料之處。在舞台上，50 公斤重的機器人在樓梯上爬上爬下，以及跨越磚塊等各種障礙。所有工作人員都必須與機器人保持安全距離。要取得安全認證，公司必須耗費大量時間和精力。「但現在已完成了。我們與外部專業實驗室合作，實踐電氣與機械安全策略。」為客戶在安全預防措施方面提供訓練也有助於將風險降至最低。

90 分鐘之後，ANYmal 的電量耗盡了。它自己發現了這一點，大步走到充電站，然後像母雞孵蛋一樣坐在上面。Fankhauser 解釋道：「你可以在 YouTube 影片上看到這個超酷的機器人像隻狗一樣爬樓梯。但這只是一小部分的解決方案。」執行長指著電腦螢幕上的現場畫面。「你必須清楚知道檢測資料如何到達客戶手中。我們提供端對端檢測解決方案。軟體內附有一年期效的使用許可，並包括軟體更新和技術支援。」

還有一些待解決的棘手挑戰：如果有人把門關上怎麼辦？ANYmal 就會被困在門前站著。而且它也還沒辦法可靠地偵測到鏽蝕或裂痕。此外，它也應該要能夠立即自行執行危險的維護作業。為此，在蘇黎世的團隊正在實驗夾爪臂。可以確定的是：這個友善的機器人將繼續學習——披薩紙盒塔也會繼續變高。