經(jīng)由集結(jié)機械手臂、電腦輔助影像處理系統(tǒng)和人工智慧優(yōu)勢的開發(fā)系統(tǒng)，能夠為摩天大樓成功實現(xiàn)外牆窗戶大面積玻璃帷幕自動化清洗。

Skyline Robotics公司實現(xiàn)了許多其他公司嘗試過但未能完美實現(xiàn)的目標。在此之前的100多年，人們都是採以人工方式清洗摩天大樓的外牆。如今，來自特拉維夫（Tel Aviv）的Skyline Robotics為世界上的摩天大樓成功實現(xiàn)了外牆窗戶清洗自動化，把每一扇窗戶都擦好擦滿。

Ozmo：集結(jié)機械手臂、電腦輔助影像處理系統(tǒng)和人工智慧的優(yōu)勢

Skyline Robotics 針對自動化清洗外牆開發(fā)了Ozmo系統(tǒng)，這套系統(tǒng)結(jié)合KUKA的KR AGILUS機器人和電腦輔助影像處理系統(tǒng)、人工智慧和機器學習技術(shù)。過去需要花費3至4個月的艱辛勞動工作，Ozmo可以不到一半的時間內(nèi)自動完成。最重要的改善是該系統(tǒng)確保了作業(yè)安全，以KUKA機械手臂取代傳統(tǒng)人工，不再需要安排人員在高空作業(yè)平臺上工作。

一般而言，人工玻璃外牆的清洗作業(yè)通常需要3到4名員工：2個人負責在作業(yè)平臺上沿著外牆執(zhí)行清洗工作，1個人在大樓屋頂上，必要時地面上還需要第4名員工。若採用Ozmo配合KUKA機械手臂來清洗外牆，只需要1個工作人員在大樓屋頂，這名人員的任務是控制作業(yè)平臺、電源、水源供給和起重機。在此期間，就由機器人來負責清洗玻璃外牆。

開發(fā)歷時五年提升清潔效果

為了確保電源和水供應正常運作，Ozmo 經(jīng)過精心設(shè)計，能夠適應現(xiàn)有的建築維護單元基礎(chǔ)設(shè)施，使用建築物本身的電力和水。作業(yè)平臺中包含一塊配備多個不同感應器和電腦的工作臺。機器人手臂連同其雷射雷達視覺系統(tǒng)（Lidar；光成像、探測和測距以及使用雷射脈衝）就安裝在此工作臺上。該雷射雷達視覺系統(tǒng)採用第1級雷射，對人體不會造成傷害。一旦工作臺被妥善固定於外牆清洗的作業(yè)平臺中之後，系統(tǒng)就準備就緒了。

Skyline Robotics總經(jīng)理暨營運長Ross Blum表示，Skyline團隊在過去五年裡致力於開發(fā)Ozmo專案清洗大樓外牆專案，克服各種技術(shù)障礙，整合所有重要元件和特性。其中包括KUKA AGILUS工業(yè)機器人和其程式設(shè)計，使機器人手臂在清洗窗戶時能夠模仿人類的動作。

建築物清洗作業(yè)：如何讓機械手臂看見、觸碰和思考

Ross Blum以人類感官來解釋Ozmo系統(tǒng)的運作原理和特性：「機器人手臂會與雷射雷達視覺系統(tǒng)進行通訊，使機器人手臂能『看見』，而安裝在清洗刷末端的力扭矩感應器，則讓機器人有了『觸覺』。系統(tǒng)軟體就是它的『大腦』，負責收集各個視覺系統(tǒng)和感應器的資料，用於以每秒約 200 次的頻率持續(xù)修正軌跡規(guī)劃，讓整套系統(tǒng)沿著摩天大樓的玻璃外牆下降。」

這套解決方案的核心應用了KUKA AGILUS 防水型機器手臂，防水防塵等級達IP67，結(jié)合軟體輔助的人工智慧，得以實現(xiàn)用於清洗玻璃外牆的目的。Skyline Robotics研發(fā)出一套能夠?qū)⑹┝ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)和其他變量回報給機器人的演算法，因此系統(tǒng)可以控制機器人應在建築物玻璃上施加多少力量。

從耐風雨到世界級

窗戶清洗機器人的作用範圍為1.10公尺。根據(jù)Ross Blum表示：「Skyline選擇KUKA的最主要因素之一，不僅是因為KUKA品牌以及其背後的世界級團隊所享有的信用聲譽，也因為 KR AGILUS 能夠應付戶外環(huán)境的嚴格考驗，而大多數(shù)的競爭對手都失敗了。」Blum 另外補充道，這些機器人符合防護等級 IP67，非常可靠，而且高度靈活的六軸設(shè)計也是影響 Skyline Robotics 決策的關(guān)鍵因素，因為 Ozmo系統(tǒng)也必須適應有些摩天大樓的現(xiàn)代化建築設(shè)計和玻璃外牆的複雜幾何形狀。

圖1 : KR AGILUS機器人的作用範圍達1.10公尺，即使要清洗複雜立面的外牆也難不倒它。

小型機器人控制器帶來更高自由度

Ozmo系統(tǒng)中採用的KUKA小型機器人控制器KR C5 micro，在滿足全球作業(yè)平臺對於不同重量限制方面，也扮演重要的角色。KR C5 micro重量僅9.8公斤，比同類型的控制器輕了16公斤，而且占用空間也大幅減少。因此，在一些情況下，即使有更嚴格的重量限制，Skyline Robotics仍可以在一個作業(yè)平臺上裝設(shè)多架KUKA AGILUS。「我們的目標是將機器人帶出受控環(huán)境之外的領(lǐng)域中拿下主導地位。」Blum如此強調(diào)。

圖2 : KR AGILUS窗戶清洗機器人：這架小型機器人在清潔玻璃外牆的工作上應用非常靈活。

即使遇上陣風也不失平衡

在穩(wěn)定平臺方面，Ozmo利用KUKA AGILUS機器人對不穩(wěn)定的作業(yè)平臺施加反作用力。此時，機器人手臂會在建築物窗戶上固定停留多半秒鐘，以防止作業(yè)平臺擺動。根據(jù)Ross Blum的說法，Skyline Robotics是迄今第一家，同時也是目前唯一一家以這種方式成功使用機器人手臂的機器人技術(shù)公司。

長年經(jīng)驗為關(guān)鍵

「許多機器人技術(shù)公司都希望能打入外牆清洗自動化的市場」，Skyline Robotics董事長暨執(zhí)行長Michael Brown強調(diào)：「但是這個商業(yè)領(lǐng)域非常複雜且牽涉到數(shù)學問題，尤其是在人工智慧和機器學習方面。你不能只是將一架機器人放到作業(yè)平臺上，然後就認為大功告成。我們多年來長期與窗戶清洗工人合作，為的是完善我們的系統(tǒng)，並且確保系統(tǒng)擁有適應多變環(huán)境所需的演算法。」

圖3 : Ozmo能夠看見、觸碰和思考，這讓窗戶清洗機器人在外牆上的工作更容易。

窗戶清洗機器人的有力夥伴

Michael Brown同時指出，在開發(fā)Ozmo期間，合作夥伴關(guān)係也扮演了重要角色：Brown表示，「一旦我們在紐約市完成了所謂的概念驗證階段，我們希望能再次與KUKA會面，以討論並瞭解我們能夠如何利用他們的技術(shù)來優(yōu)化或進一步改良我們的產(chǎn)品。對我們來說，與KUKA的合作是我們公司的成功關(guān)鍵之一。」

Skyline Robotics在概念驗證階段獲得了廣泛支援，成功完成一輪高達650萬美元的融資。這一輪融資由Skyline Standard Holdings股控公司主導，另外，還有 Karcher New Venture GmbH、Gefen Capital和其他機構(gòu)參與，期望繼續(xù)支持Skyline Robotics完成使命，為全世界的窗戶清洗任務打造出一個更高效、更安全的工作環(huán)境。

圖4 : 最高效率和優(yōu)異清洗能力–讓許多投資人也心服口服。

Ozmo在紐約市順利籌資

說到上述的概念驗證階段：Skyline Robotics在此階段獲得廣泛支援，成功完成一輪高達650萬美元的融資。這一輪融資由Skyline Standard Holdings股控公司主導，另外，還有 Karcher New Venture GmbH、Gefen Capital和其他機構(gòu)參與。Karcher New Ventures GmbH的企業(yè)風險投資負責人Patrick Nennewitz表示：「Karcher很樂意繼續(xù)支持 Skyline Robotics完成使命，也就是為全世界的窗戶清洗任務打造出一個更高效、更安全的工作環(huán)境」。

根據(jù)Nennewitz的說法，「Skyline利用機器人改造產(chǎn)業(yè)同時仍然創(chuàng)造工作機會的能力，是其他機器人技術(shù)公司應仿傚的模式。現(xiàn)今建築物越來越高，而勞動力卻不斷縮減，Skyline公司的成立有如必要的及時雨。」

**刊頭圖:自動化清洗大面積玻璃帷幕：摩天大樓的玻璃窗戶過去以人工方式清潔，現(xiàn)在由窗戶擦洗機器人逐扇洗淨。（source：KUKA）