一種名為Franka的安全且能夠自我復制的工業機器人將很快出現在工廠中。 

薩米?哈達丁（Sami Haddadin）曾將一把小刀連接到一個機器人操作臂上，并通過編程讓其刺向他的手臂。不，這并不是聳人聽聞的噱頭。他正在試圖展示自己設計的一種新型壓力感應式控制機制，該機制能夠測出是否發生了接觸并使機器人立即停止動作，且確實有效。●如今，哈達丁想把這種一直被用于精密、昂貴系統上的安全特性，以低廉的價格提供給任何一個人機共處的場景。也許到2017年的某個時刻，他在慕尼黑的這家創業公司——Franka Emika——就可以生產出一種神奇的機器人操作臂，且易于設置和編程，非常不錯。但這種機器人操作臂的特色在于它和危險的傳統工廠機器人不同：它無須放在籠子里運行，而是可以放在人的旁邊進行操作，幫助其完成任務，且沒有風險。

我說過它還可以自我復制嗎？

這款機器人又叫Franka Emika——“它有名有姓。”哈達丁這樣解釋說；它并不是唯一可以和人共事的設計。事實上，這種被稱為合作機器人的系統是機器人科學市場中增長最為快速的類型之一，據估計，其全球銷量預計將從2016年的1億美元提高到5年之后的33億美元。

所有的大型工業機器人制造商都在試圖開發自己的機器人，但最具創新性的設計來自于創業公司。RethinkRobotics公司在2012年推出了Baxter雙臂機器人，最近又開發了一種叫做Sawyer的單臂機器人。當前的合作機器人市場則主要被丹麥一家叫做UniversalRobots的公司主導，其機器人年出貨量高達幾千臺。即便如此，這種機器人仍然非常稀缺。但隨著哈達丁的公司（得到了包括德國機器人制造商Kuka公司在內的眾多投資者的資金支持）以及其他公司的進入，這樣的情況預計在未來的幾年中會發生轉變。

哈達丁曾在一家德國頂尖的機器人科學研究室以及硅谷一家叫做柳樹車庫（Willow Garage）的知名機器人科學公司分別工作過一段時間。他說讓Franka公司在競爭中勝出的一個優勢是其操控技能。雖然它的某些規格——7個運動軸、80厘米的觸及范圍、3千克的負載和0.1毫米的精確度——和其他機器人差不多，但Franka的設計目的是完成一些需要以精準控制來實現直接物理接觸的任務，包括鉆孔、擰螺絲、拋光，以及其他電子設備制造商一直希望實現自動化的各類檢查和組裝任務。

Franka的操作臂比一般的機器人操作臂更加靈巧，主要是因為它是由扭矩控制的。利用應變計來測量其7個連接處的力量大小，即使是最微小的碰撞也可以測出。相比之下，大多數的工業機器人都沒有這種壓力感應的能力——這也就是為什么它們具有很大的危險性：會把你拉走而不自知。

扭矩控制的一個前提是要有極為精細的機器人動力學模型。即使是最小的效應也需要考慮在內，如部件彈性、振動和摩擦。這是因為扭矩控制的工作原理是把機器人上的實際壓力數值與模型計算參考值進行實時對比。因此，如果你的模型失效了，也就沒法控制了。

哈達丁并沒有將其視為阻礙，反而認為這是一種優勢。“事實上，我會為我創造出的一切東西建模。”他說。扭矩控制機器人的先驅格爾德?希爾齊格（Gerd Hirzinger）將Franka稱為一個“渴望已久的突破”；希爾齊格同時也是哈達丁在德國航空航天中心機器人科學與機械電子學研究院的導師之一。

另外一個讓Franka獨樹一幟的因素就是成本。在我寫這篇文章時，該機器人已經可以接受預定了，非官方價格為9900或10500美元。這對于如此能干的機器人操作臂而言，確實是低得不可思議。相比較而言，Rethink公司的Sawyer的價格高達2.9萬美元，Universal Robots公司的暢銷產品UR5則更貴一些，約為3.5萬美元。

加州大學情境機器人研究所（Contextual Robotics Institute，位于圣地亞哥）的主任亨里克?克里斯滕森（Henrik Chiristensen）認為Franka是“一個了不起的硬件”。但他還補充道，合作機器人的主要挑戰“不僅僅是硬件，還包括軟件，要使非專業人士也能夠很方便地使用”。他說Universal Robots公司“擁有至今最好的用戶界面，在競爭者脫穎而出”，因此，這就是Franka需要進一步證明自己的地方。

哈達丁說他的公司在軟件上投入了和設計機器人一樣多的精力。用戶可以通過用手搬動機器人或點擊觸屏來對Franka進行編程，系統提供了眾多預編程動作。給一個Franka做了編程之后，你可以將其通過云復制到其他的Franka上。

不過，哈達丁計劃中最野心勃勃的部分應該說是讓Franka克隆自己。在初期生產運行過程中，機器人只完成了工作的80%，但他堅持認為將來會做到100%。在展望未來時，哈達丁想象著能把用作移動機器人工廠的集裝箱送往世界各地。“Franka將在里面自己制造自己。”他說。

以后會到處都是自我復制的機器人嗎？無論這樣做價值幾許，這都是一件好事。哈達丁正在努力讓機器人變得對人類更加友好——哪怕它手里舉著一把刀子。

作者：Erico Guizzo