为鸡、鸭或其他禽类去骨，可能是一项艰巨且令人不愉快的工作——就连茱莉亚· Childs都说“因为害怕”会耗时太长。但只要有耐心和一把合适的刀，任何人都可以做到。那么，机器人呢？
机器人或许能够协助进行手术，但在某些方面，屠宰鸡肉更具挑战性，而佐治亚理工学院的工程师们正希望解决这个问题。
他们新的智能切割和去骨系统使用3D摄像头和力反馈算法来确定正确的切割位置。
据佐治亚理工学院研究学院食品加工技术部主管Gary McMurray介绍，家禽是佐治亚州最大的产业之一——如果桃子州是一个国家，它将是世界第六大家禽生产国。所以，很多鸡都来自佐治亚州，而许多佐治亚州的农场可以从自动化中受益。
McMurray和他的同事们正在设计一款自主的鸡肉屠宰机器人，使用一对机械臂。一个手臂有两自由度，用于在平面上进行简单的切割。另一个手臂则抓握住禽类，并具有六自由度，可以将禽类相对于刀具调整到任何期望的位置。
控制这种定位的算法非常复杂，用于开发这些算法的数学模型可以用于其他机器人肉类切割场景——无论是屠宰其他类型的牲畜，还是用于外科手术。PopSci采访了McMurray，讨论了制造机器人屠宰工以及每秒处理两只鸡的困难。
以下是我们对话的编辑版文字记录。
PopSci：为什么自动去骨鸡的过程如此困难？
Gary McMurray：在汽车行业、电子行业、食品行业——任何从事制造业的人都在追求“批量为一”的生产模式，即你生产的每一件产品都是独一无二且定制化的。例如，福特希望能够建立一个工厂，这个工厂只接受订单。一分钟内可以生产Explorer，下一分钟就可以生产Fiesta——每辆车都是独特且不同的。这是一个非常难解决的问题，但这就是我们试图通过这个智能切割系统来解决的问题。每一只禽类都是独特且不同的，不仅是它的解剖结构，还包括它在锥体上的放置方式。
你必须观察每一只禽类，并做出决定。你无法看到禽类内部，也就无法了解它的解剖结构，所以你必须适应。这就是人类所做的——人类以一种令人难以置信的方式完成了这一切。
想想你在节日里为火鸡雕刻。你通常知道刀在哪里下。你有时会用手感受，但你会把刀刃插进去开始切割。你感觉到脊骨，然后你就能够引导刀刃。在家禽加工线上，这非常困难，因为他们试图处理的数量非常大。但这是人类做得相当不错的一件事。
PS：这个机器是如何决定在哪里切割的？
GM：我们有两个立体摄像头来识别外部点，以及一个6自由度的力矩传感器，刀片就连接在这个传感器上，所以我们可以感应到刀片上的力。机器人提供位置和速度反馈，告诉我们移动的速度。
我们使用禽类上的三个外部点，并能够预测内部结构，猜测一些关键骨骼的位置。这能达到大约3毫米的误差，虽然不完美，但已经相当不错了。我们使用图像处理来识别这些点，并为每只禽类创建唯一的名义切割轨迹。肩关节的位置，这是我们试图切割的一个主要部位，可能会有大约四分之一英寸的误差。
我们拥有高速力控算法，因此当刀片第一次接触到骨头时，它可以引导刀片绕过骨头，而不会切到骨头。我们希望能够检测到我们是在切割肉、肌腱还是骨头。如果你在切割肉或肌腱，那是好事。一旦你碰到骨头，那就是坏事。你需要做出决定：是拔出刀，绕过骨头，还是做其他什么？你要确保不会产生骨碎片或骨屑。
PS：你能像新西兰Scott Technologies开发的自动化羊肉去骨房那样，使用X射线来确定精确的骨骼位置吗？
GM：他们（羊肉加工商）能够负担得起使用这些不同的传感方式，因为他们收集数据的时间较长。一些羊肉加工厂，他们可能每30秒处理一只羊，有些每分钟处理一只。在家禽加工厂，我们进行去骨任务，他们每两秒钟处理一只禽类。他们没有时间——禽类过得太快了。
PS：这个问题中最困难的部分是什么？
GM：所有这些都极具挑战性，因为其中许多根本就不存在。力控在某种意义上是比较简单的问题，因为有现有的文献可以借鉴，所以有很大帮助。但对于其他所有方面，就没有那么多的基础可以借鉴了。切割本身并不是一个被充分理解的过程，尤其是当你切割生物材料时。它们是非线性的，极其复杂。所以这是我们需要花费大量精力建模的。
PS：还有一台机器人可以切割肉体——达芬奇手术机器人。你们在这些力控算法方面与他们有过合作吗？这项工作会对机器人手术产生什么影响吗？
GM：大多数机器人手术都是远程操作的，有人在参与。他们并不真正关心自动检测这些东西。他们更关心的是过滤掉杂质，提供被操作者正在做什么的正确视觉图像。他们并不是想实现手术自动化，但这项工作可能会对这方面产生很大影响。
我确实看到了一些扩展到手术的可能性，但人们还没有准备好接受全自动机器人外科医生。我想讨论的是第一步。可能有一些简单的手术步骤是外科医生不愿做的。医生不开刀，肯定也不缝合——那是别人做的。那么，有没有机器人可以完成的任务呢？反之亦然。如果你正在进行机器人手术，收集这些力反馈数据并能向医生提供一些反馈，会有帮助吗？“嘿，你刚刚碰到骨头了”，或者“力正在增加，危险危险”的场景。可能会有一些方法来增强或帮助医生。
PS：最终，你希望这个系统做什么？
通用汽车 (GM)
短期内，我希望能简单地将执行这些切割工作的工人撤换下来，并安装这套系统。这将有助于工厂解决人体工程学问题，并帮助他们提高产量。长远来看，我们有一个设计未来家禽工厂的计划。我们希望能够从根本上改变我们的处理方式。
现在我们明白了食品安全的重要性，并且希望最大限度地减少用水量等等，我应该如何以完全不同的方式进行处理？我们正在讨论很多想法。如果我有一个智能去骨系统，我为什么要进行掏膛（eviscerate）处理，这可能会导致许多污染问题？也许我应该在掏膛之前就对禽类进行去骨。这被称为热去骨（hot deboning），即肉仍然是温的。当你审视食品安全的影响时，事实是，现在你拥有能够保证你不会切得太深而切破肠道的科技——也许这是一个可行的解决方案。
PS：开始这个项目以来，你对鸡肉失去食欲了吗？
GM：当我接受这份工作时，我有点担心，因为我以前吃很多家禽。但我了解到，这个行业做得非常好。它不是一个丑陋、恶心或可怕的过程。它做得很好，而且我实际上有信心我获得的食物是安全的。所以我对此感到非常高兴。如果我不得不放弃鸡肉，那我还能吃什么呢？
