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目錄
? 提升運(yùn)動員效率，減少工作人員壓力
? 奮斗吧！機(jī)器人領(lǐng)域的外行人
? 我們的口號是“運(yùn)動員優(yōu)先”
? 從“Nice To Have”到“Must To Have”
? 通過現(xiàn)地現(xiàn)物加深對“YOU視角”的理解
寒冬降臨，距離2021年也只剩下1個多月的時間了。要問這一年中最精彩的事情是什么，我想無論是全世界的人還是豐田汽車，都會給出“夏季舉辦的2020年東京奧運(yùn)會與殘奧會”這一答案。
豐田作為奧林匹克和殘奧會的全球合作伙伴，除了為2020年東京奧運(yùn)會提供車輛方面支持以外，還引入了各種各樣的機(jī)器人。ToyotaTimes將用三期特輯的篇幅來介紹項目組成員們付出的努力。誠然，他們不似那些運(yùn)動員們可以直接在賽場上一展身手，但他們做出的幕后貢獻(xiàn)絕對不容忽視。
在本次特輯的第1期中，我們采訪到了自主行駛機(jī)器人“FSR”的研發(fā)團(tuán)隊，他們的研發(fā)成果為奧運(yùn)會、殘奧會中的投擲比賽以及七人制橄欖球比賽提供了很大幫助。
?? Getty 2021
FSR是Field Support Robot的縮寫，它是一種在田徑投擲項目中幫忙回收和搬運(yùn)鏈球、標(biāo)槍、鐵餅等投擲物的自主行駛機(jī)器人。
FSR的研發(fā)目標(biāo)大致有二。其一是為了讓運(yùn)動員能夠更加專注于比賽，它要以最快的速度把投擲出去的東西運(yùn)回運(yùn)動員身邊。其二是減少比賽工作人員需要走的距離，即減少他們的勞動量。
（上圖）2020年東京奧運(yùn)會期間，以e-Palette和JPN TAXI為主題的7輛FSR正在行駛。之所以選擇它們，是因為考慮到其通用化設(shè)計可以作為“Mobility for All”的象征（下圖）在投擲比賽中關(guān)于FSR的作用介紹
例如擲鏈球時，男子使用的鏈球重量為7.26kg，而在2016年里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會之前，扔出去的鏈球只能通過工作人員人工搬運(yùn)回遙控模型車，再利用遙控模型車將球帶回投擲位置。有時候從球的落地位置到界外區(qū)能有60米的距離，而且運(yùn)動員每擲球一次，都會重復(fù)一遍這樣的搬運(yùn)流程。要知道，日本的夏天本就非常炎熱，再加上人們得戴著口罩，這種作業(yè)對工作人員來說負(fù)擔(dān)非常大。
另外，在進(jìn)行投擲項目時，選手的旁邊會準(zhǔn)備好幾個投擲物。在外行人看來，這些投擲物之間并無區(qū)別，但其實每位選手都有各自合手的那一個投擲物，因此多數(shù)情況下他們在投完一次后會等待之前投出的投擲物送回到手上再進(jìn)行下一次投擲。比賽開始前的練習(xí)時間是30分鐘，因此FSR的工作效率能夠決定運(yùn)動員的練習(xí)次數(shù)。在規(guī)定時間內(nèi)盡可能地增加練習(xí)次數(shù)就是對選手最大的支持和幫助。
如果說為工作人員減少壓力、為運(yùn)動員增加練習(xí)次數(shù)就是最好的“運(yùn)動員優(yōu)先”，那么我們的首選應(yīng)該就是能夠跟隨工作人員的腳步前進(jìn)、以不妨礙比賽的最短路徑自主行駛的車輛。
工作人員將投擲物裝好后啟動感應(yīng)器，車輛就會自動駛回投擲位置。在奧運(yùn)會延期前原本是通過按按鈕讓裝置啟動的，但為了支持防疫工作，就改為了非接觸式的感應(yīng)器啟動??Getty 2021
綜上，F(xiàn)SR可以代替工作人員搬運(yùn)投擲物。此外，其自主行駛功能也得到了活用：在七人制橄欖球比賽中，F(xiàn)SR負(fù)責(zé)在開球前將球安放在場地中央。
到達(dá)場地中央后，利用“機(jī)關(guān)”使球落入中心位置，這一過程不消耗電力??Getty 2021
2020年東京奧運(yùn)會期間，有435名運(yùn)動員參加了投擲比賽，期間舉辦了共計58場七人制橄欖球比賽，這其中都有FSR忙碌的身影。這是第一次自主行駛機(jī)器人與比賽相關(guān)人員一起在賽場上行動的奧運(yùn)會。
2018年4月，該項目正式啟動。在來自奧運(yùn)殘奧部的伊藤Professional Partner（PP）的號召下，項目組開始在公司內(nèi)部招募有志之士。
2015年時，豐田決定到2024年巴黎奧運(yùn)會之前都擔(dān)任奧運(yùn)會、殘奧會的國際合作伙伴，并成立了奧運(yùn)殘奧部，負(fù)責(zé)在2020年東京奧運(yùn)會期間策劃豐田的活動。
該部成立的同時，伊藤PP就開始負(fù)責(zé)研究如何活用機(jī)器人來進(jìn)行支援工作。2016年里約奧運(yùn)會舉辦時，伊藤PP看到當(dāng)時投擲比賽的場地上有許多遙控車來來回回忙碌，他便立志道：“我希望四年后，有著豐田標(biāo)志的輔助車可以在場地上行駛。當(dāng)然，我們要活用好豐田的機(jī)器人技術(shù)，而不是通過遙控來操控”。
自那之后，雖然豐田與公司內(nèi)外掌握機(jī)器人技術(shù)的人員進(jìn)行了協(xié)商，但由于大家都有其他的機(jī)器人研發(fā)工作需要處理，所以很難召集齊成員。因此在2018年4月，豐田決定從公司內(nèi)部招募有志之士組成自己的FSR團(tuán)隊。
上圖為“FSR”項目的核心成員。從左開始分別是東日本豐田汽車股份公司的山根五月部門經(jīng)理、豐田CV總部的桑原健主管、奧運(yùn)殘奧部的伊藤太PP、樣品試驗研發(fā)部的西村伸主管
該項目啟動3個月后敲定了核心成員，成立了FSR研發(fā)團(tuán)隊。但是，這些人都是機(jī)器人方面的外行，盡管他們立刻開了技術(shù)討論會，還基于工廠的自動搬運(yùn)車技術(shù)開始了研發(fā)工作，但不久后他們就發(fā)現(xiàn)：賽場不同于那種有記號和既定路線的工廠，它的面積非常大，在上面很難有效利用豐田已有的技術(shù)。在這種情況下，項目組成員們決定向公司外部公開征求意見和建議。
來自東日本豐田汽車股份公司（以下簡稱TMEJ）機(jī)器人及AI研發(fā)部的山根部門經(jīng)理提出了活用AI技術(shù)的方案。為了能安全準(zhǔn)確地在范圍很廣的場地上行駛，在AI技術(shù)的領(lǐng)域必須實現(xiàn)相機(jī)識別、繞過目標(biāo)物體、識別自身位置信息以及緊急停車這些技術(shù)。在以山根部門經(jīng)理為中心的TMEJ成員的共同努力下，2019年4月，也就項目啟動后的一年，試驗車的行駛實證試驗開始了。
當(dāng)時制造出來的模型車與最終在2020年東京奧運(yùn)會上呈現(xiàn)的模型車相比速度較慢，動作也不夠利落，就像是孩童蹣跚學(xué)步，勉強(qiáng)可以跟在比賽工作人員后面回收投擲物并返回。
最開始的FSR
受到新冠疫情的影響，奧運(yùn)會延期舉辦，自那以后大概兩年的時間里，F(xiàn)SR團(tuán)隊在日本全國范圍內(nèi)的投擲比賽賽場反復(fù)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的改善。這些既不了解投擲比賽也不懂機(jī)器人的成員們抱著“先了解現(xiàn)場”的想法，前前后后進(jìn)行了11次實證試驗。
在2019年年中舉行的體育比賽中進(jìn)行實證試驗時發(fā)生了一件事，這件事讓來自CV總部的FSR項目負(fù)責(zé)人桑原主管表示“給了我們很大的啟發(fā)”。
當(dāng)時有一位視覺存在障礙的運(yùn)動員表示“車輛行駛的聲音很嚇人”。那個聲音其實是發(fā)動機(jī)工作時發(fā)出的，與遙控車的音量相比確實大許多。研發(fā)人員之前并沒有意識到這個問題，可是有視覺障礙的人如果聽到平時在賽場上沒聽過的、不知道來源的聲音，只會感到恐懼，這個聲音還會妨礙他們集中注意力。
不僅是安全行駛，團(tuán)隊還應(yīng)該注重更加人性化的設(shè)計，讓運(yùn)動員以及所有相關(guān)人員都能安心。于是他們立即從頭開始修改齒輪設(shè)計，通過增加吸音材料等方式降低行車時發(fā)出的聲音，結(jié)果成功降低了大約10%的音量。
從那之后團(tuán)隊成員秉承“運(yùn)動員優(yōu)先”的想法，不斷進(jìn)行改善。為了能在各種天氣中保證比賽的正常進(jìn)行，他們進(jìn)行了防水與耐熱方面的實驗。除此之外，成員們還會考慮減少車輛給比賽場地上的草坪帶來的損傷、為了不破壞運(yùn)動員的比賽環(huán)境而改善輪胎和車輛行駛方面的控制等等。
FSR經(jīng)過反復(fù)改善后，以絕佳狀態(tài)在奧運(yùn)會上完美完成了自己的任務(wù)。值得注意的是，在之后的殘奧會上，F(xiàn)SR做出的關(guān)于“運(yùn)動員優(yōu)先”的判斷與之前奧運(yùn)會時的判斷有所不同。
之所以會如此，是因為殘奧會投擲項目中有一條特殊的規(guī)則，那就是投擲前只有4分鐘練習(xí)時間。運(yùn)動員需要先在座位上調(diào)整好身體然后再進(jìn)行投擲，調(diào)整和試擲都必須在4分鐘內(nèi)完成。因此，盡快完成在座位上的調(diào)整，就能獲得更加充足的練習(xí)時間，反之如果在調(diào)整上花費(fèi)過多時間，練習(xí)時間就會減少，甚至還會影響到正式投擲的次數(shù)，比賽規(guī)則非常嚴(yán)格。由于日本參加殘奧會中此類比賽的選手較少，所以團(tuán)隊成員難以通過實證試驗掌握具體情況。
其實最簡單的方式就是直接幫助選手調(diào)整好坐姿，但這么做就會違反比賽規(guī)則。那這種情況下我們能做什么呢？我想就是盡快把擲出去的投擲物拿來還給他。比如在選手只投了20m的情況下，裁判幫忙回收比靠FSR回收更快。但是這么一來或許違背了我們的第二個目標(biāo)，即“為工作人員減少壓力”，我們和裁判就“運(yùn)動員優(yōu)先”的想法進(jìn)行了討論，最終決定不用FSR。
費(fèi)盡團(tuán)隊成員們心血制造出來的FSR將不被啟用，這很可能招致團(tuán)隊成員們的異議，但沒想到最終沒有一個人反對。
另外值得一提的是，殘奧會上還秘密進(jìn)行著一項運(yùn)動。
在殘奧會開幕式上，我們向全世界宣傳了“#WeThe15”的概念。關(guān)于這個，我們在之前的ToyotaTimes演播廳中也介紹過，這是一項全球性的人權(quán)運(yùn)動。要知道這個世界上的殘疾人群體占世界人口的15%，“#WeThe15”的目的就是讓大家關(guān)注到這12億人的狀況。
在開幕式上得知了“#WeThe15”后，山根部門經(jīng)理便開始思考：FSR研發(fā)團(tuán)隊能為這個活動做出什么貢獻(xiàn)呢？經(jīng)過反復(fù)討論后，他們決定將奧運(yùn)會時使用的“5號車”改成“15號車”并投入殘奧會使用，這便是當(dāng)時的“15號車特別項目”。伊藤PP表示：“這個項目實在令人印象深刻，因為那會沒有一個人反對，這證明了我們團(tuán)隊團(tuán)結(jié)一心，共同致力于2020年東京奧運(yùn)會與殘奧會?！?
在奧運(yùn)會上，F(xiàn)SR研發(fā)團(tuán)隊的成員們喊出了“運(yùn)動員優(yōu)先”的口號，始終“作為工程師”不斷改善FSR機(jī)器人的性能。但是在殘奧會上，他們以“一個‘人’的身份”而非工程師的身份，與運(yùn)動員和殘奧精神產(chǎn)生共鳴，自然而然地決定貼近運(yùn)動員的想法。
伊藤PP回憶說：“當(dāng)初我們認(rèn)為FSR的定位僅僅是‘Nice to Have’（有的話最好）。”考慮到賽場上不僅有比賽相關(guān)的人員，還有官方的計時員、測量員和電視臺的工作人員……為了拍下運(yùn)動員們打破紀(jì)錄的瞬間并播放給觀眾們，官方需要在固定場所擺好計量儀和攝像機(jī)等，這些才是“Must to Have”(不可或缺）。FSR作為試驗階段的新型比賽用具，在進(jìn)入賽場內(nèi)時不可以妨礙它們。
但另一方面，研發(fā)團(tuán)隊還是希望能夠最大限度發(fā)揮FSR的作用，把投擲物盡快送回運(yùn)動員手中。為了能夠保證這兩方面的平衡，連日來相關(guān)人員都會在比賽前手繪投擲物的回收路線，并和現(xiàn)場工作人員反復(fù)進(jìn)行協(xié)商，最終證明了FSR是基于“運(yùn)動員優(yōu)先”的理念存在的。
不知不覺間，F(xiàn)SR就成了和比賽工作人員一起入場和退場的伙伴。同時，在SNS和世界各地的媒體中，F(xiàn)SR也得到了“工作的樣子很可愛，充滿活力”“技術(shù)非常先進(jìn)”等評價。
在殘奧會上，世界紀(jì)錄不斷被刷新。有幾天比賽還提早結(jié)束了，這一方面是因為比賽本身進(jìn)行得非常順利，另一方面也是得益于FSR在最佳回收路線上順利完成任務(wù)。當(dāng)時，比賽工作人員對我們說:“今天對FSR來說，也算是創(chuàng)下了世界紀(jì)錄”。聽到他們這么說，我們非常高興，因為通過這件事我們真切地感受到FSR成員們儼然成為了比賽工作人員中的一部分。
比賽結(jié)束后，工作人員對我們說：“真的非常感謝你們，如果沒有你們的FSR，我們可能早就累趴了?！庇纱丝梢姡邪l(fā)團(tuán)隊的想法和努力取得了成果，F(xiàn)SR成為了殘奧會的“Must To Have”。
上圖為殘奧會結(jié)束后全體工作人員的合影。得到工作人員的邀請，F(xiàn)SR也在照片里（圖片提供：2020年東京奧組委）
豐田在2020年東京奧運(yùn)會中取得的成果并不限于通過實踐和實證鍛煉出來的技術(shù)。
包括我在內(nèi)，我們?nèi)wFSR項目組的成員都認(rèn)為，“YOU視角”這個詞的分量在奧運(yùn)前后是完全不同的。我們豐田汽車經(jīng)常說“客戶視角”，但我們的技術(shù)研發(fā)人員在平時的工作中卻很少有機(jī)會能與客戶面對面交談。在FSR項目中，因為大家不了解客戶的需求，所以首先要前往現(xiàn)場，從了解現(xiàn)場開始，不斷聽取作為客戶的運(yùn)動員、比賽工作人員等所有人員的意見，我認(rèn)為這個項目真正做到了站在“客戶視角”。
成員們不僅學(xué)到了技術(shù)，還體會到了普通業(yè)務(wù)中難以體會到的“客戶視角”。而且如果這是硬性要求完成的業(yè)務(wù)，就容易讓人感覺到壓迫感，但是因為FSR項目是自愿報名原則的，所以自愿來到這個項目的成員們可以從中感受到更加深層次的東西。
接下來，F(xiàn)SR技術(shù)將會被應(yīng)用到TMEJ工廠內(nèi)的物流作業(yè)當(dāng)中。山根部門經(jīng)理表示：“奧運(yùn)會結(jié)束后，年輕成員們的想法發(fā)生了很大變化。我們每天都以在FSR中培養(yǎng)出來的、從客戶角度出發(fā)的思維進(jìn)行研發(fā)工作。”研發(fā)成員們在2020年東京奧運(yùn)會中將“YOU視角”的重要性銘刻于心，而現(xiàn)在新一輪的挑戰(zhàn)已然擺在了他們眼前。
上圖為經(jīng)歷了2020年東京奧運(yùn)會后的TMEJ年輕員工。他們開始重視“YOU視角”，在一線密切交流的同時推進(jìn)研發(fā)工作
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