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机器人举起琴弓,左手按住琴弦。右臂缓缓拉动琴弓,小提琴的旋律随之响起。
位于名古屋市的丰田产业技术纪念馆,展示着丰田集团从织机到汽车的发展历程。在馆内的一角,一台机器人正在为到访的参观者演奏。
它就是小提琴演奏机器人“Pearl”。

这台小提琴演奏机器人首次亮相于2010年上海世博会日本馆,当时演奏的是中国民歌《茉莉花》。如今,它的曲目已扩展至《卡农》《威风堂堂》等4首,每天演出5场,每场演奏其中2首。
今年6月下旬,曾参与小提琴演奏机器人研发的伊豆裕树和小林诚来到丰田产业技术纪念馆。
两人当年都隶属于机器人伙伴研发部门。如今,伊豆在先进移动出行系统研发部,小林则在新事业企划部,各自投身于新的技术研发和业务开拓。
时隔十多年再次与这台小提琴演奏机器人重逢,两人眼中流露出几分怀念。但很快,他们又恢复了工程师的眼光,开始仔细打量眼前的机器。
而这一切的背后,还有一群人在他们毫不知情的情况下,一直默默维护着这台机器人,使它得以运转至今。
自2000年起,丰田便开始利用造车一线积累的技术,推进“机器人伙伴”的研发,希望打造能够与人协作、服务社会的机器人。
2004年入职的伊豆,因学生时代就专攻机器人技术,被分配到负责机器人伙伴研发的部门。
伊豆

刚分配到部门不久,我就参与了爱·地球博(爱知世博会)乐器演奏机器人的收尾工作。因为入职第二年就是世博会,真的是一上来就接下重任。
2005年爱知世博会上,丰田集团馆展示了8台能够演奏小号等管乐器的机器人。人形机器人演奏乐器的场景吸引了无数目光,也成为丰田集团馆最具代表性的人气展示之一。
2005年爱知世博会丰田集团馆 乐器演奏机器人舞台表演
而就在世博会举办期间,下一项挑战已经悄然启动——研发能够演奏小提琴的机器人。
对于机器人来说,小提琴比管乐器更难控制。左手需要精准按弦,右手则要不断调整琴弓的速度、力度和角度。只有双臂高度协调,才能奏出优美的旋律。
最初的试验装置其实很简单,只是让机械驱动的琴弓去拉一把固定在台架上的小提琴。然而真正尝试后,他们发现,就连“正常发出声音”都十分困难。为了寻找突破口,伊豆等研发成员甚至专程前往声学学会请教。
比伊豆晚两年入职的小林,就是在这样不断摸索、反复试验的阶段加入团队的。
小林
参与小提琴演奏机器人研发的小林(左)和伊豆(右)
研发室里整天回荡着“嘎吱、嘎吱”的怪声音。我那时候刚入职,心里一直在想:“这东西最后到底能做成什么样啊?”(笑)
即便如此,研发工作还是一点一点向前推进。
为了让机器人能够稳定持琴,团队在市售小提琴内部加装了金属固定板,并在左手机构中加入了能够表现颤音的功能。为了让演奏不仅有音准,还能体现力度变化和节奏起伏,他们还邀请专业小提琴演奏家来到丰田试验场,通过动作捕捉记录手臂等动作,并将这些数据应用到机器人身上。
机器人的左手部分。小提琴琴身与手掌部分固定在一起。
伊豆
我们也尝试过从零开始编写动作程序,但演奏始终显得很单调,缺少真人演奏时那种“活人感”。
经过不断研发,这台小提琴演奏机器人终于登上了2010年上海世博会的舞台。它不仅能协调双臂演奏,甚至还能揉弦,为无数参观者带来了精彩的演出。
2010年上海世博会日本馆 小提琴演奏机器人演出现场
然而,在这场备受瞩目的演出背后,却发生了一场让所有相关人员都脸色发白的意外。
某日,承担演奏任务的一台机器人不慎摔倒,因此无法继续演奏。虽然还有备用机,但难以保证接下来不会再发生同样的事。漫长的展期能否平安度过?现场顿时弥漫着紧张气氛。
当天傍晚,还在日本的小林接到了上司打来的电话。
“你现在能马上来广濑工厂(机器人伙伴的开发基地)吗?已经给你订好了机票,明天一早的航班,你去上海吧。”
小林当时主管机器人的整体电气系统。抵达上海后,他一边通过电话与日方沟通,一边在白板上梳理情况、排查原因,最后决定对整台机器人进行全面的维护检修。
白天机器人照常演奏,晚上工作人员则逐台进行检修,有时作业要持续到深夜。
小林

我在上海基本足不出户,闷头干了整整两周。虽然跟前辈说好“抽一天出去逛逛”,也确实上过街,但大概是太累,一杯啤酒下肚就醉了。最后哪儿也没逛成,直接回去休息了。
所幸大家拼尽全力,之后没有再出现大的故障,机器人顺利完成了整个展期的演出任务。
故障应对工作接近收尾时,小林从舞台侧面看到了这样一幕:掌声和欢呼声包围着演奏结束的机器人,观众席上尽是笑容。
“看到那一幕,觉得所有的辛苦都是值得的。能参与到让观众开心的事情当中,我感到很幸运。”
上海世博会落幕后,乐器演奏机器人先后在丰田的多处展示设施中演出,继续为观众献奏。
2014年起,曾在上海世博会展出的那台小提琴演奏机器人进驻丰田产业技术纪念馆,被命名为“Pearl”。如今接替初代机的,是另一台同样为上海世博会制作的机体,它正以“第二代Pearl”的身份继续演奏。
丰田产业技术纪念馆内,还展示着曾在爱知世博会上大放异彩的乐器演奏机器人。
丰田产业技术纪念馆的南川友里说:“若演奏时间快到了,机器人却突然报错,心里就会七上八下,总担心耽误演出。”
丰田产业技术纪念馆的南川友里。
南川每天的工作从开馆前启动Pearl开始。每场演出前,她都要调弦、给琴弓上松香,再让Pearl一根根拨弦,确认动作无误、音准正常。
南川
演奏前,正在为小提琴调弦的南川。
如果重启之后还是有问题,就只能取消那一场的演出了。不过只要恢复过来,观众就会高兴得不行。
有观众跟我说过:“听完它的演奏,我家小孩也开始学小提琴了。”反过来也会有人吐槽说:“看来它还有点五音不全呀”(笑)。
虽然机器人的演奏算不上动听,但我觉得那种不完美,反而更有“真人感”。
丰田产业技术纪念馆的佐藤元治,曾就职于高冈工厂,负责设备保全工作。他凭借过往积累的经验,多年来一直竭尽所能,亲手维持着Pearl的运转。
丰田产业技术纪念馆的佐藤元治。
今年5月,除了右臂通信异常外,机器人还出现了琴弓无法正确调整的问题。佐藤与检修厂商工作人员一道,逐一排查因素,逐根确认线路。
最终发现其原因之一是机器人右臂内部的通信电缆——这根电缆负责传递琴弓的状态信号。由于长期运行,线路出现了接触不良,时好时坏,偶尔突然报错。
按常规做法,应该更换机体内部的受损电缆。但那样耗时较长,期间机器人也无法演出。
“观众想看的是机器人演奏的样子,不能让大家失望。”
于是佐藤决定把电缆从机体内部引到外面,直接连接到右手。他让机器人反复试奏了约一百次,确保没有卡滞或拉扯,动作一切正常。
佐藤
佐藤的笔记本上密密麻麻地记录着每日的问题与维护情况。
机械这块,我力所能及的事都做了,想尽办法让它运转起来。可以说,每天都是新的挑战。
现在露在外头的那根电缆,也是不得已的权宜之计。其实我一直盼着,能有一天把它装回机体内部。
虽然眼前的问题已经排除,但这台服役逾十年的机器人,未来仍面临同样的风险。此外还有件棘手的事,那就是越来越多的零件已停产断供,比如电容器。
为此,佐藤决定与丰田方面商讨延长其使用寿命的对策。然而,如今丰田的机器人研发部门中,熟知十六年前研发细节的成员已所剩无几。
他们循着线索一路查访,最终联系上了当年参与制造小提琴演奏机器人的技术人员。
得知Pearl现状的小林,拿出了当年研发时使用的图纸和规格说明书。这些资料,他一直保存至今。
小林
倒也不是说“早就料到会有这么一天”,我只是因为单纯地很珍视它,所以一直留着。
隔了这么多年再次翻开这些资料,记忆一下子就清晰起来了,我会脱口而出:“没错,拆下这颗螺栓,就能接触到里面的电气件了”。
小林一边确认资料,一边梳理现状。不过,他的专业是电气系统,无法覆盖小提琴本身相关的部分。
于是他说:“也联系一下伊豆吧。”
就这样,两人在确认情况后,决定先到现场亲眼看看实物,于是前往了丰田产业技术纪念馆。
在那里,他们亲眼目睹了佐藤等人十多年来是如何让Pearl运作至今的。
伊豆

我看到机体时特别感动,心想“这么久了,真亏它还能动啊”。连当时音准偏离的程度都原样保留着(笑)。
我能感受到大家为了让它持续运转至今所倾注的心血与执着。
打开外壳后,怀旧之情油然而生,但映入眼帘的远不止于此——修补过的线缆、贴着注意事项的便签,这些都是十多年来维护Pearl的人们留下的巧思与坚持。
小林

那种心情,就像在夸一个孩子“你很努力了,真乖”。现场的各位为了让来馆的观众看得开心,一直这么用心地守护着Pearl,这是我第一次真切地意识到这一点。坦白说,这台机器人随时都可能出问题,而大家却将它维护得如此之好。
两人一边听取佐藤等人讲述至今为止的修理和维护情况,一边检查机体。为了今后也能继续演奏,他们讨论了应对措施,包括利用备用机的零件等。
检查中他们还发现,历经漫长岁月,小提琴的固定位置出现了轻微偏移。经过调整后,音准得到了大幅改善。
Pearl今天也在丰田产业技术纪念馆继续演奏。南川说了下面这番话。
南川
希望通过Pearl的演奏,让大家感受到曾支撑汽车进步的技术,如今正在向更多领域延伸。
希望它能尽可能长久地演奏下去。
在将小提琴演奏机器人推向世界之后,伊豆和小林各自在自己的岗位上,灵活运用了研发机器人的经验。
伊豆看着如今的Pearl,说出了这样一番话。
伊豆
看到它至今还能正常运作,我很高兴。在这片承载丰田技术历史的地方,这台机器人的存在能被大家看到,我觉得很感激。
这20年来,整个世界的机器人技术取得了巨大的进步。我觉得我们十多年前的尝试,正是连接今日成就的一个环节。这样想来,真的非常开心。
上海世博会结束以后,小林又参与了不少和人体动作支持相关的技术与事业,如步行康复训练机器人“Welwalk”、活动量测量系统“Welgain”等。通过这次经历,他回忆起了自己当初做技术工作的出发点。
小林
我之所以加入丰田,是因为当初看到爱知世博会上的乐器演奏机器人后,强烈地产生了“我也想研发那样的机器人”的想法。
这次与Pearl重逢,让我重新拾起了那份初心——珍视人与人的相遇,致力于创造连接未来、惠及社会的价值。
某一天,一位听了Pearl演奏的孩子,向南川问了这样一个问题:“如果我将来想做出这样的机器人,该怎么做呢?”
人们传承下来的音色,今天也在某个人心中,留下一颗小小的、等待发芽的种子。
