Ross Robotics首席執(zhí)行官 Philip Norman用紙筆煉就了出色的繪圖技能。作為一名前藝術(shù)家，他現(xiàn)在用Siemens PLM Software提供的Solid Edge來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且取得了多項(xiàng)設(shè)計(jì)專利。

1898年，在設(shè)計(jì)科洛尼亞古埃爾教堂時(shí)，安東尼·高迪用細(xì)繩做了一個倒置模型，用鉛垂壓低，以便看到懸鏈線形拱。這是已知最早、最杰出的參數(shù)化設(shè)計(jì)經(jīng)典之一。

Philip Norman不僅是著名的藝術(shù)家和發(fā)明家，也是Ross Robotics的創(chuàng)始人。他現(xiàn)在設(shè)計(jì)的不是一個倒置大教堂，也不使用細(xì)繩。不過，他與高迪一樣精于參數(shù)化設(shè)計(jì)，并且像高迪一樣，他的設(shè)計(jì)將帶來顛覆性影響：機(jī)器人。

盡管他使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件 – Siemens PLM Software公司提供的Solid Edge – 不過，很長一段時(shí)間，他不使用細(xì)繩，而是使用鉛筆和紙張，甚至有一次還用到了木頭和鑿子。作為一個藝術(shù)家，一切看起來順利成章。

Philip Norman曾經(jīng)當(dāng)過建筑工、漫畫家、陶藝師和兒童讀物插畫師，現(xiàn)任Ross Robotics研發(fā)總監(jiān)。他的創(chuàng)造力如泉水般涌現(xiàn)，不斷追求完美設(shè)計(jì)，為了追求夢想，他放棄了在法國南部的舒適生活 – 當(dāng)然，追求夢想的道路上布滿了荊棘。

他不僅擁有很多項(xiàng)專利，而且還打造了一臺機(jī)器人（該機(jī)器人正在位于CERN的世界最大粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行），設(shè)計(jì)典雅簡潔，數(shù)年的反復(fù)試驗(yàn)充分肯定了他的不懈努力；隨著遠(yuǎn)程傳感器和蓄電池技術(shù)的發(fā)展，他的模塊化、可重新配置、即插即用的機(jī)器人平臺顯得越發(fā)具有先見性。

泉涌般的創(chuàng)造力 – Ross Robotics公司的Philip Norman在計(jì)算機(jī)旁

在拜訪他位于倫敦西部的辦公室期間，他特別強(qiáng)調(diào)了藝術(shù)背景對工程設(shè)計(jì)的重要性。他表示，“藝術(shù)家花大量時(shí)間工作，經(jīng)歷無數(shù)失敗的嘗試。這是很多其他行業(yè)所不允許的。不管是在商業(yè)、銀行業(yè)、還是工程領(lǐng)域，反復(fù)失敗是不可能持久的。藝術(shù)家98%的作品都會報(bào)廢，但只要2%的作品獲得成功，他們就會異常高興。”

那么，CAD是如何、以及何時(shí)成為該過程的一部分的呢？Norman先生笑道，“我曾經(jīng)手繪過一些設(shè)計(jì)，然后在一次聚會上把它們展現(xiàn)給一個工程師朋友看。他認(rèn)為我應(yīng)該學(xué)習(xí)Solid Edge。那天晚上我玩得很開心，幾乎把那件事忘得一干二凈，但我那位朋友向來一絲不茍，因此在凌晨十二點(diǎn)半左右他還精神百倍，打開手提電腦，堅(jiān)持要教我如何使用Solid Edge！”

他補(bǔ)充道，“讓我對Solid Edge如此著迷的是，你可以在三維環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、測試、組裝和修改，邊學(xué)邊用。Solid Edge基本上成了大腦的延伸。你可以導(dǎo)出文件，然后立即讓別人直接按照你的設(shè)計(jì)進(jìn)行制造，并且還能分析特定的零部件。Solid Edge是一款非常先進(jìn)、復(fù)雜的動態(tài)程序，我可能只用了其中的皮毛而已。”

制造模塊化機(jī)器

那么，Norman到底創(chuàng)造了什么？他的可擴(kuò)展機(jī)器人平臺基于一個巧妙的三維模塊化框架，一個同軸物理/電力/數(shù)據(jù)連接器 – 只需插入后扭轉(zhuǎn)一下，就可以連接電力和數(shù)據(jù)流 – 一些巧妙的仿生牽引裝置，使得Ross Robotics的機(jī)器人能夠跋涉茂密荊棘，上、下樓梯，甚至游泳。他認(rèn)為這些機(jī)器人在救援、油氣和安保等各種領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

隨著能夠監(jiān)測空氣、土壤和水質(zhì)量的遠(yuǎn)程傳感裝置、高分辨率攝像機(jī)等各種應(yīng)用的可得性不斷增加，以及成本的不斷下降，該平臺可以根據(jù)客戶需要進(jìn)行調(diào)整，不僅未經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)人士可以操作，而且 – 仍然向大自然借鑒學(xué)習(xí) – 其設(shè)計(jì)還能確保其“優(yōu)雅地退化”，或者說，確保其具備在一個零件被毀之后保持功能的能力。

有一臺機(jī)器人經(jīng)過大幅改裝后（可改裝性也是機(jī)器人的設(shè)計(jì)特征之一），現(xiàn)在位于CERN（歐洲核研究組織）的世界最大粒子物理實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)行。Norman先生解釋道，“大型強(qiáng)子對撞機(jī)的隧道長度共計(jì)約50千米，隧道建在日內(nèi)瓦郊外一個山谷的沉積巖床內(nèi)，里面有大量需要由機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)的復(fù)雜設(shè)備。”

“對撞機(jī)的一些零件，尤其在運(yùn)行時(shí)，是生物禁入?yún)^(qū)，原因要么是后臺核輻射，要么是磁場。據(jù)我所知，這些磁場是地球上最強(qiáng)的磁場。我們的機(jī)器人系統(tǒng)采用塑料/非磁性金屬化過程建造而成，基本上為非金屬和非磁性系統(tǒng)，可以在極端惡劣的條件（比如對撞機(jī)中的工況）下運(yùn)行。”

Norman補(bǔ)充道，“CERN已經(jīng)對我們的系統(tǒng)進(jìn)行了一些專業(yè)工程作業(yè)，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)滿足工作環(huán)境要求的能力（電路的特定部件和類型與其環(huán)境不兼容，而CERN非常明確具體要求是什么）。我們有一臺機(jī)器人已經(jīng)在CMS實(shí)驗(yàn)中執(zhí)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控工作 – 正是該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)捕捉到了裝有攝像機(jī)、LiDAR掃描儀以及一些其它專業(yè)傳感器的Higgs Boson。該機(jī)器人為全自動型，運(yùn)行時(shí)不需要人為控制器。”

構(gòu)件

這一經(jīng)歷的源頭，始于兒童積木的局限性給他帶來的苦惱。Norman先生在贊比亞長大，后來到了法國，住在圖盧茲附近一個由谷倉改造而成的房子里，開始對鑄補(bǔ)和建造產(chǎn)生濃厚的興趣，對游戲漸漸失去了興趣。

拿起一個看似簡單的基本構(gòu)件之后，Norman先生盡力解釋其復(fù)雜性，“我當(dāng)時(shí)想設(shè)計(jì)一個能夠通過X、Y和Z面連接并鎖定其它零件、且不會造成死路的三維零件。”

他繼續(xù)說道，“真正難解的問題是精確的幾何形狀及其算數(shù)問題。在經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和無數(shù)次挫折之后，我開始意識到我的設(shè)計(jì)在幾何上有一個基本邏輯。后來我們發(fā)現(xiàn)，那就像是一種分形，有兩個等級：一個為黃金分割比例61.8%，另一個為100%。”

在Norman先生的諸多專利中，用以形容其第一個專利的語言在一定程度上闡述了其設(shè)計(jì)意味，及其復(fù)雜性：“[連接器構(gòu)件]是導(dǎo)流板套組的一個基本構(gòu)件，該基本構(gòu)件經(jīng)過簡單的組裝，即可以用來創(chuàng)建復(fù)雜的體積形狀…

“在調(diào)節(jié)器構(gòu)件軸與連接器構(gòu)件底座中軸向空心圓柱錐體之間創(chuàng)建的裝配構(gòu)成了滑動樞軸的一個連接件，允許進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)裝配。因此，兩個連接器構(gòu)件之間或者一個連接器構(gòu)件和一個調(diào)節(jié)器構(gòu)件之間的軸向連接件允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動——正因如此，用這兩個構(gòu)件創(chuàng)建的裝配也可能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。”

Philip Norman和他的 iBoid偵查機(jī)器人

機(jī)器人的興起

Norman先生坦然表示，這個過程并非一帆風(fēng)順。不過，雖然其公司仍處于發(fā)展的初級階段，但是由于市場需求量大，因此其發(fā)展?jié)摿Σ豢上蘖俊！皬漠?dāng)前科技領(lǐng)域的動態(tài)來看，可以說我們正處于科技蓬勃發(fā)展時(shí)代的前沿 – 從微處理到新能源儲存技術(shù)等各種技術(shù)在過去十年間均取得了長足的發(fā)展。”

“可以說，我們使用的很多東西實(shí)際上已經(jīng)非常成熟了，不過似乎仍然缺少一點(diǎn)能夠?qū)⑵錈o縫集成的東西。在機(jī)器人領(lǐng)域，制造平臺并不是什么令人羨慕的事情。相比之下，編寫AI或者制造智能傳感器要酷得多…我最初從模塊化著手，然后必須制造出一種前所未有的連接器，因?yàn)楫?dāng)時(shí)市場上還沒有能夠提供所需功能的產(chǎn)品。”

“可重新定位的連接器能夠扣緊數(shù)據(jù)和電力線，在油氣田有很大的應(yīng)用潛力；也可用于處置炸彈，搜索和救援或者用于油井設(shè)備上面。假設(shè)你是一名消防員，需要快速在機(jī)器人上面扣上一個空氣傳感器或者攝像機(jī)，我們的產(chǎn)品完全即插即用。操作起來易如反掌，但同時(shí)又非常先進(jìn)、復(fù)雜。簡而言之，我們的目標(biāo)是將這兩者合二為一，就像是幼兒園和尖端科技的結(jié)合。”

西門子數(shù)字化工廠集團(tuán)旗下機(jī)構(gòu)Siemens PLM Software是全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）和生產(chǎn)運(yùn)營管理（MOM）軟件、系統(tǒng)與服務(wù)提供商，擁有900萬套已發(fā)售軟件，全球客戶數(shù)量達(dá)77000家。公司總部位于美國德克薩斯州普萊諾市。Siemens PLM Software與企業(yè)客戶充分合作，為其提供領(lǐng)先的行業(yè)軟件解決方案，幫助其通過革命性創(chuàng)新獲得可持續(xù)性競爭優(yōu)勢。欲詳細(xì)了解Siemens PLM Software的產(chǎn)品和服務(wù)，敬請?jiān)L問：http://www.siemens.com.cn/plm。