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    能握(wò)手会拥抱,还帮你穿衣(yī)服,为(wéi)啥人(rén)形机器人(rén)的触(chù)觉(jiào)很重要?

    2022/11/03第一财经276

    今年(nián)10月初(chū)马斯克发布(bù)的人形机器人(rén)赚足了一波眼球(qiú),不过大家的讨论集(jí)中(zhōng)在机(jī)器人长得像不像人,忽略了(le)一(yī)个人类都拥(yōng)有但(dàn)是大(dà)部分机器人尚不具备的能力(lì),那就是触觉(jiào)。

    触觉是人类感受(shòu)世(shì)界的接(jiē)口之(zhī)一,但生物(wù)体的触觉是一(yī)套非常(cháng)复杂的系(xì)统。从皮肤接触到神经细胞把(bǎ)微小的电信号传递(dì)到大脑,让我们能(néng)够(gòu)对外界的温度、力度、质(zhì)地和重量等等形成感受(shòu),是一个(gè)非(fēi)常复杂的过程,要让机器人来复制触觉系统(tǒng)是一件非(fēi)常困(kùn)难(nán)的事。

    既(jì)然这么难,为什么机(jī)器(qì)人一定要带上触觉感知能力(lì)呢?因为有了触觉以后,物流分拣(jiǎn)机器人就可(kě)以像人类一(yī)样抓取类似鸡蛋这种易碎的食(shí)品;家用服务机器人也能感知抓(zhuā)取物品的力度大小,握(wò)手的时候还不会(huì)伤到人类。

    触(chù)觉机器人还能更好的(de)帮到残障人士。因为今(jīn)天的机械假肢大部分是没有触(chù)觉的,很(hěn)难完(wán)成类似于(yú)真人一样的触摸动作,拥有触觉的电子皮肤(fū)可以(yǐ)让残障人士拥(yōng)有类似于真人一(yī)般的(de)体验感受(shòu)。

    在学术和(hé)产业界,如何让机器人拥(yōng)有(yǒu)触觉(jiào),大致有两种技术路线。第一种以麻(má)省(shěng)理工学院(yuàn)计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)为代表,利用(yòng)AI视觉来模拟触觉感知。

    麻省理工(gōng)的视觉科学教(jiāo)授(shòu) Ted Adelson开发了一(yī)种机器人触觉系统GelSight,已经可以(yǐ)实现一些精(jīng)确的操作,比如把USB插头准确插(chā)到(dào)电脑接口(kǒu)上。GelSight的机器手表(biǎo)面(miàn)是一层(céng)柔软的材料,后面有一个高(gāo)精(jīng)度的AI视觉摄像头,能够识别物(wù)体的纹理、硬度(dù)等信(xìn)息,所(suǒ)以在抓取鸡(jī)蛋(dàn)的时候也不会担心弄碎。

    但这种技术有一(yī)定的局(jú)限性,比(bǐ)如(rú)无(wú)法捕捉(zhuō)快速滑落的物体,还有,光线不好的时候,AI视觉就不是(shì)那(nà)么(me)有用了。

    第二种技术路线叫电子皮肤,也是被更多科学家更看好的路线(xiàn)。简单来说(shuō),就是模拟真(zhēn)实皮肤的功(gōng)能,在物体表面的橡胶材料薄层(céng)里面塞入碳(tàn)纳米管这(zhè)样的导(dǎo)电材料(liào),受到压力后(hòu),通过检测电(diàn)流(liú)的变化,就可(kě)以判断受力的(de)大小。

    电子皮(pí)肤(fū)可以让(ràng)机器人知(zhī)道是(shì)否(fǒu)与人(rén)或物进行了(le)接触,随时(shí)调节它(tā)们的行为动作和力量(liàng)大小。不(bú)过(guò)电子皮肤(fū)依(yī)然会面临一些产业化的难(nán)题,其中最主要(yào)的问题有两个:

    第一(yī)个(gè)是最让科学家头疼的问题,就是持续使(shǐ)用会导(dǎo)致磨损,尤其(qí)是在抓取硬金属(shǔ)类物品的时候。

    斯坦福大学化学工程教授鲍哲南提出过解决(jué)方案(àn)--用3D打印来(lái)修复。现在触(chù)觉机器人大(dà)部分结构都是软体材料,在需要的(de)时候用数字(zì)化建模的方式打印出来,就可以常年保(bǎo)持更(gèng)新了。

    机器人触(chù)觉(jiào)的第二个难(nán)点就是产业(yè)化。触觉机器人公司SynTouch的副总裁Peter Botticelli提到,触觉技术从高(gāo)校里(lǐ)出来只(zhī)是第一(yī)步(bù),更艰巨的探索是(shì)系(xì)统集成,也就是(shì)怎么把一个个传(chuán)感器、电机(jī)、电池和摄像头做成一个稳定可靠(kào)的产品。

    人形机器(qì)人(rén)这(zhè)个领(lǐng)域,因(yīn)为特斯拉(lā)入场,正在带领(lǐng)产业界的快速进化。今天(tiān)介绍的机器(qì)人触觉,未来最大的(de)应用之一很(hěn)可能就是人形机器人。因为长得像人的机器(qì)人,更(gèng)容(róng)易(yì)让(ràng)我们觉得有亲切感,而一个带(dài)有触觉系统,能(néng)够跟你握(wò)手、击掌、拥抱的人形机(jī)器人,会让它们进一步融入到(dào)人类(lèi)的生活中(zhōng)。

    这让我想到本田公司在1986年启(qǐ)动的(de)人形机器人Asimo,投放在医(yī)院、养老院等各(gè)种(zhǒng)场景后发(fā)现,它很难完成基本(běn)的看护服务工作,更(gèng)别说帮助老人穿衣服(fú)这些复(fù)杂动作,最后都成了养老院里的(de)摆设(shè)。

    不过在今年4月份,英国帝(dì)国理工学院机(jī)器人实验室(shì)取得了(le)一(yī)项突破,公开了机器人帮助人体(tǐ)穿衣服的技(jì)术成果(guǒ)。在这个实验(yàn)里,协作机器(qì)人完成了从衣架上取(qǔ)下衣服,然(rán)后找(zhǎo)到在病床上的(de)病人,展开衣服,抬(tái)起人体(tǐ)模型的(de)手(shǒu)臂,最(zuì)终完成穿衣的一整套服务的闭环。

    这些成果令人欣喜,可(kě)以想(xiǎng)象(xiàng),在未来,具(jù)备触觉能(néng)力(lì)的机器人能够随时(shí)感知老人的身体(tǐ)状况,除(chú)了穿衣服还能够喂饭、盖被子、搀(chān)扶老人走路,或者完成日常里(lǐ)的细微动作,比如剥(bāo)香蕉、切水(shuǐ)果,在老龄化(huà)的未来社会,他们对于医疗服务领域(yù)的帮助将会(huì)不可限(xiàn)量。

    不得不(bú)说,Asimo的大战略方向是(shì)对(duì)的,奈何(hé)想法过于超前于时代了。好在我们现在正处于人工智能快速发展的阶段,机器人触觉技(jì)术的进步就是(shì)AI前沿(yán)的体现(xiàn)。未来机(jī)器(qì)人不再是冷冰冰的外壳,它们将拥(yōng)有和(hé)人类比肩的(de)智(zhì)能和体能,机器人成(chéng)为社会底层操作系统(tǒng)的进程(chéng)就会(huì)大大加快了。

    关键词(cí): 人形机器人(rén) 触觉(jiào)感应




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