□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(jié)構(gòu)”

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhì)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(zhì)，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?，F(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。