自動化回收的未來發(fā)展方向

□編譯/蘇鴻英

自動化回收的未來發(fā)展方向

The Future Direction of Automated Recycling

□編譯/蘇鴻英

許多商品的生產(chǎn)成本近年來一直大幅下降，原因之一就是采用工業(yè)機器人和自動化加工制造。同樣，長期以來人工廢料分揀效率低，所以采用機器人來進行自動分揀是未來回收行業(yè)的發(fā)展方向。

工業(yè)機器人有一個嚴格控制的工作環(huán)境，暫且不說其有效的功能，每個工業(yè)機器人僅能在非常有限范圍里移動，并且在已知道要移動的東西和在沒有分散環(huán)境或材料發(fā)生改變的條件下，例如在一條汽車組裝生產(chǎn)線上每臺工業(yè)機器人無意識的重復工作，具有毫米級精度。

廢料“無結構”

工業(yè)機器人的精確移動路線是由人來程序設計的。由于廢料分揀要求具有在一個完全無結構無規(guī)則的環(huán)境下工作的能力，廢料實際上可以是任何東西的大雜燴。對于處理廢料采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)使用工業(yè)機器人幾乎不可能，這在過去幾十年的不斷嘗試中已經(jīng)得到證明，因為每一次挑選和每一個遙控手臂的路線肯定是不一樣的。在幾個小時里從混合廢料里辨認和取出來可回收的有價值的東西，工業(yè)機器人必須完全能控制自己。

使用工業(yè)機器人的生產(chǎn)成本非常低，這是在工業(yè)上廣泛應用的一個理由，一臺臂長超過3米得大型工業(yè)機器人，拾取10公斤的東西所消耗的電力僅僅是10Kw h。幾十年已經(jīng)開發(fā)出來工業(yè)機器人并且成為極為可靠的機器。當談到工業(yè)機器人的廢料分揀時，必須采用一種計算產(chǎn)能的新方法，這就是每小時拾取次數(shù)，然后乘以拾取東西的平均重量。

人工智能自動回收很重要

過去10年里原料價格每年平均增長10%，許多原料的平均價格翻四倍，印度、中國和南美洲的經(jīng)濟快速增長將保持廢料價格的大幅增長。與此同時，西方國家發(fā)現(xiàn)他們自己完全依賴于原料進口，歐盟對于材料進口的依賴程度是銅礦石為48%，鋅礦石和鋁礬土為64%，鎳是78%，對于高科技工業(yè)的關鍵科技，例如鈷、鉑、鈦和釩則依賴進口程度達100%。這一狀況的政治和經(jīng)濟風險是巨大的。誠然原材料的單一使用處理仍是常見的，令人難以置信的是原材料的平均生命周期僅僅是六個月，許多材料6個月后退出使用回填土地或者就焚燒掉，所以人工智能自動回收很重要。

世界領先

ZenRobotics公司生產(chǎn)出來一個系統(tǒng)，其可以分揀任何東西，但必須是有固定結構的工作環(huán)境，這是全球位居前列的。目前世界上沒有任何人能夠為“可變的”無結構的環(huán)境提供工業(yè)機器人，更不要說是廢料管理了。

這一切怎樣成為可能？ZenRobotics公司是一家專門從事“人工智能”和機械學習的專業(yè)化公司，該技術基于由公司創(chuàng)新科學家20多年的人工智能研究，在芬蘭赫爾辛基的AaLto大學進行了這一技術的研發(fā)；研究小組生物激發(fā)的ZenRobotics Brain軟件允許采用一種新的自動遙控方法，其特別適合用于廢料加工處理。簡而言之，ZenRobotics 技術可以使一個自動化系統(tǒng)在一個沒結構的環(huán)境下運行。

ZenRobotics技術

ZenRobotics回收裝置是一個用于建筑和拆除廢料的自動化回收系統(tǒng)，一條兩米寬的皮帶運輸機通過一系列傳感器供給廢料，這些傳感器包括可視光譜照相機、光譜照相機（NIR）、三維激光掃描儀和金屬傳感器，然后大量體感數(shù)據(jù)進入ZenRobotics Brain人工智能裝置，廢料流及其零件物品由強有力的計算機在幾分之一秒時間內進行分析，這是人類永遠做不到的方法。

辨認之后，設計用于重物提升的普通工業(yè)機器人不斷拾取無固定形狀的東西，學習并適應著，遙控自動化拾取裝置不斷提高效率，這可以推動成本的下降。進而言之這一系統(tǒng)的設計允許對系統(tǒng)進行更新，以強化在需要時增加該系統(tǒng)的能力。

這一系統(tǒng)可以適應于處理建筑和拆除廢料以外的東西，在廢料中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)有價值的材料，例如塑料（包括聚乙烯、PET、聚丙烯、聚丙乙烯、PA、PC、ABS和PTFE），各種紙質產(chǎn)品和大多數(shù)金屬可以采用該系統(tǒng)辨識和分揀。在一次拾取動作之后，工業(yè)機器人進行一次校準步驟以檢查工業(yè)機器人確是拾取所要的材料，如果不是這樣，工業(yè)機器人把這一材料送回皮帶傳輸機，并從錯誤中汲取經(jīng)驗。

在自動分揀時，被分離開來的東西更干凈一些，比從前更少帶有污染物。工業(yè)機器人還按日常程序分辨、稱重和測量所拾取的物品，收集所分離物品的準確數(shù)據(jù)，所有這一切都在接近瞬間完成。工業(yè)機器人的抓手有時會和物品發(fā)生碰撞，所以拾取裝置裝備有疼痛傳感器和一避免疼痛反應裝置，就和人類一樣需要感知疼痛來生存。正如一個小孩知道不要把手放在一個蠟燭上面，工業(yè)機器人知道上面會傷害它以便避免受到傷害。這一技術和許多其他特性部件已經(jīng)被ZenRobotics公司注冊專利。

因為ZenRobotics 回收裝置處理相對大和重的東西，所以沒有必要在自動分揀前把這些東西破碎，這是一種無損害分揀方法。

回填土地的開采

大量原材料回填土地已經(jīng)有幾十年，在發(fā)展中國家，這些經(jīng)常已經(jīng)精煉過的被埋藏的原料規(guī)模巨大，回填土地的東西發(fā)散氣體，向地下泄露物質，污染地下水和造成許多環(huán)境問題。這是為什么大多數(shù)土地回填物被任務是定時炸彈。在發(fā)展中城市，回填土地周圍是住家，急需處理這些土地回填物，然而人類暴露在回填土地物之中是絕對不可以想象的，這里需要裝備工業(yè)機器人完成這一任務。

進而言之，消費者就不是可靠的廢料分揀者，所以培訓一個擁有1 000萬人口的城市改進廢料分揀效能肯定是一個具有挑戰(zhàn)性的任務。相比之下ZenRobotics 回收裝置的分揀系統(tǒng)可以在第一階段從人類資源分離的廢料流中去除污染物。因為對自動化分揀的投資相對較少，并且無需擴建基礎設施，一條自動化分揀系統(tǒng)可以部分分散，可能以區(qū)分散。

改造焚燒廠

焚燒廠的原材料回收和污染物去除由于毀壞了有價值原料而受到環(huán)保主義者批評，廢料焚燒廠經(jīng)常擁有一個政策性定價，由于原材料被燒掉只有非常少的材料被回收。ZenRobotics 回收裝置可以安裝在焚燒過程以盡可能回收更多的可回收物，人工廢料分揀使人們暴露在細菌、灰塵、煙氣、大量危險物品里，造成損傷和其他嚴重的職業(yè)危險，對把工人暴露在這種危險工作狀態(tài)下的公司受到了大量的批評。現(xiàn)在自動化革命在大多數(shù)其他產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展，也應該進入到廢料回收產(chǎn)業(yè)，工業(yè)機器人完全可以從事回收過程中有危險的工作。

未來的工業(yè)機器人

一個典型ZenRobotics 系統(tǒng)，例如分揀建筑和拆除廢料，這一系統(tǒng)每年能分離數(shù)萬噸材料。在一個綜合系統(tǒng)里對于可以安裝的機器人的數(shù)量沒有限制，大型汽車制造廠擁有成百上千的機器人同時工作，所以加工處理能力不是個問題。

人類只能對很少材料中進行分辨，相比之下ZenRobotics 回收裝置可以很容易辨識和分揀幾十種材料，同時進行正面和負面分揀，全部在同一時間里進行，一臺ZenRobo tics 回收裝置可以去除污染物例如PVC、電子產(chǎn)品、蓄電池、熒光燈、石頭和樹脂浸漬的木頭，同時拾取和分揀可回收物例如塑料、干凈木頭、金屬、銅電纜、電子產(chǎn)品和其他回收有價值的材料，工業(yè)機器人的確是未來多用途的機械設備。