不到21分鐘，自主機器人可以從頭到尾組裝一張Ikea椅子

有別於傳統一臺機器負責一個步驟的工業機器人，新加坡南洋理工大學的工程師Francisco Suárez-Ruiz、Xian Zhou和Quang-Cuong Pham日前展示他們開發的一款低成本機器人，只使用市面上現有的工業用機器手臂、3D鏡頭和力感測器，以及網路上開源資料庫的程式，就可以實現高階自動機器人的功能。要組裝椅子，機器人的3D鏡頭會先拍攝椅子零件，透過演算法將照片與3D零件資料庫中的物體比對，確認零件部位後，就由AI系統安排組裝步驟以及如何移動機器手臂等，然後實際完成組裝一張Ikea的Stefan椅子，整個過程只花了20分19秒，不到21分鐘。

其實在2013年的時候，美國就已開發出，能夠從零開始組裝Ikea椅子的機器人：IkeaBot。只不過，那款用來拿木條、栓木條的機器手臂，是特別訂做的。

有鑑於此，南洋理工大學的Quang-Cuong Pham表示，一開始他和同事都很好奇，市面上現有的機器設備能不能也完成這種複雜的組裝工作。要組裝一個椅子，機器人必須要會辨識個別零件、學會拿捏各種零件，而且要會控制力道，不讓零件損壞。剛開始的時候，Quang-Cuong Pham說，他們打造的機器人不太會拿木釘、拿到一半就掉了，比如在組裝零件的時候太早放手，或是在移動時、兩臺機器人動作不一致，差點讓椅子解體。進一步說，因為是兩臺機器人一起組裝一張椅子，有些動作需要兩臺機器人同時進行，但由於工業機器人力道大，如果動作不一致，就會造成損壞。Quang-Cuong Pham笑說，他們買了好幾組椅子，結果弄壞了不少。

這3位工程師運用開源資源、寫了套程式，讓機器人知道椅子零件長什麼樣子、要怎麼組裝，以及組裝順序等。Quang-Cuong Pham表示，機器人其實邊做邊學，理解怎麼做才正確。

目前為止，這款機器人只會組裝由木釘固定的椅子框架。為了將木釘栓進正確的孔洞，機器人會先透過3D相機、掃描孔洞位置，接著拿起木釘、靠近約略位置，以螺旋方式把木釘放低，尋找孔洞。然後，力感測器會檢測木釘何時碰到木條，一旦碰到，會產生壓力變化，這個訊息便會送到機器人的程式中。之後，機器人會慢慢將木釘沿著木條移動，如果木釘進入孔洞，力感測器的壓力便消失了，所以機器人系統會曉得木釘已經進入孔裡，並把木釘栓緊。這個過程看似簡單，但Quang-Cuong Pham說道，這個動作花了好幾個月才做好。

這款機器人總共花了20分19秒完成組裝Ikea椅子。在構想、計算組裝步驟部分，機器人花了11分21秒，實際組裝則花了8分55秒完成。

這款機器人的特色，在於它的自主性。在過去，機器人不是專為某個動作而客製、就是只負責單一個組裝步驟，比如拿木釘、栓木釘等，沒辦法從觀察開始、一氣呵成組裝一個物件。所以，要建立一個有自主性、能計畫並控制動作的機器人，相當費時。南洋理工大學的工程師，花了3年才做出可以組裝一張簡單椅子的機器人。與此同時，Quang-Cuong Pham希望未來可以打造另一款機器人，只要看椅子組裝完成的照片，就知道要怎麼組裝。文⊙王若樸