高級(jí)機(jī)器人的最大優(yōu)勢：讓人類遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的環(huán)境

2019-03-05 08:44:18來源：網(wǎng)易智能

我只是一個(gè)嬰兒，這是我第一次探索世界，我戴著電腦控制的手套，伸手去追一個(gè)小玩具籃球，一只機(jī)械手臂和我的手做同樣的動(dòng)作，模仿我的每一個(gè)動(dòng)作，慢慢地，我抓住了那個(gè)東西，舉起它，慢慢轉(zhuǎn)過身，一松手把球扔進(jìn)了地上的一個(gè)塑料杯里。

我覺得自己真是太棒了，我為自己感到非常、非常自豪，掌聲從我面前的電腦里爆發(fā)出來，但這不是美國人在舊金山的掌聲，這是英國人發(fā)出的掌聲，機(jī)械手臂和球?qū)嶋H上位于倫敦，我剛剛在大西洋彼岸對(duì)著一些電腦硬件發(fā)號(hào)施令，而幫助我完成這一壯舉的工具是一只Shadow Hand，這也許是地球上最復(fù)雜的機(jī)械手臂。

它的每一個(gè)指尖上都有一個(gè)傳感器，可以讓機(jī)器人獲得感知，然后這種感知通過特殊管道傳到我的觸覺手套里，如果我只是用Shadow Hand去觸碰一個(gè)球，我只會(huì)有一些微妙的感覺，當(dāng)我握住球時(shí)，這種感覺變得異常強(qiáng)烈，令人驚訝的是，盡管系統(tǒng)是通過我旁邊桌子上的4G手機(jī)運(yùn)行的，我的動(dòng)作和機(jī)器人之間幾乎沒有延遲，戴上手套，我感覺我好像真的就處在倫敦，但實(shí)際上并非如此，我對(duì)于球的感覺也是似是而非，因?yàn)槲业玫降闹皇歉杏X的再現(xiàn)，這些輕柔的刺激就像一群小精靈在指尖跳舞。

這就是奇異怪誕又令人難以置信的遙控機(jī)器人技術(shù)前沿：遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，簡單的觸覺技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在了外科手術(shù)和拆彈機(jī)器人中，操作人員主要是用它來發(fā)出觸碰的信號(hào)，但與這種豐富、精細(xì)的機(jī)器人觸覺相比，簡單的觸覺技術(shù)就顯得比較蒼白無力。

這個(gè)全新的系統(tǒng)由三個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都有各自的研究領(lǐng)域：帶有觸覺的手套由HaptX設(shè)計(jì)，機(jī)械手臂則來自英國Shadow Robot公司，配備了SynTouch的指尖傳感系統(tǒng)。

首先，Shadow Hand看起來有點(diǎn)像終結(jié)者的手，只是沒有金屬罷了。它的目的是準(zhǔn)確地復(fù)制人類手臂的運(yùn)動(dòng)。Shadow robot公司的總經(jīng)理里奇·沃克說:“我們暫時(shí)還沒有研發(fā)出這種機(jī)器人的手掌彎曲、拇指根部移動(dòng)、關(guān)節(jié)處皮膚等一些微妙的細(xì)節(jié)。”盡管如此，這類項(xiàng)目的一個(gè)真正受益的好處就是，團(tuán)隊(duì)能找出目前研發(fā)的不足，并且探究出新方法。

Shadow Hand的每根手指頂端都附有24個(gè)電極，電極的頂端是一層硅質(zhì)的材料。當(dāng)SynTouch被注入生理鹽水時(shí)，它會(huì)在模擬和電極之間形成一片水流，用于對(duì)指尖施加壓力，這樣電極就能檢測到鹽水中電阻的變化，從而使手指能夠精確地感知觸覺。

當(dāng)我戴上手套時(shí)，我就好像被推入一個(gè)一開始會(huì)讓人迷失方向的世界。這個(gè)世界的視角是由兩個(gè)并排放在屏幕上的攝像機(jī)鏡頭組成的。其中一個(gè)被放大并面對(duì)著我的手臂;另一個(gè)位于桌子上，仔細(xì)地觀察著我正在操縱的物體。雖然這不是正常人類看世界的方式---我們習(xí)慣直接低頭看自己的手，但現(xiàn)在我已經(jīng)習(xí)慣了觀察被攝像機(jī)縮小后的世界，將手伸向某一個(gè)物體，然后在幾乎接觸到物體時(shí)又將視線切換到桌面攝像頭。

一旦你掌握了這一視角，你就會(huì)感覺你的手臂好像已經(jīng)真的跨過了大西洋。HaptX’s telerobotics項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、研發(fā)中心負(fù)責(zé)人邁克爾·埃切繆勒(Michael Eichermueller)說：“輕輕的觸動(dòng)會(huì)引發(fā)傳感器的局部膨脹，這樣就能取代用戶指尖的皮膚。如果手指完全觸摸球體的話，就能觸發(fā)一個(gè)完全的壓力膨脹，從而激活觸覺并反饋給骨骼，同時(shí)壓迫皮膚，達(dá)到限制手指在球體邊緣的運(yùn)動(dòng)的效果。這種限制讓人們覺得自己的手指在觸摸球體，而實(shí)際上我們手里什么都沒有。”

但這不是我們所習(xí)慣的觸覺。觸覺振動(dòng)對(duì)手機(jī)和游戲控制器來說都是很好的技術(shù)運(yùn)用，然而這些設(shè)備運(yùn)用觸覺技術(shù)并不是為了再現(xiàn)某一物體。只有在人們接收短信或者遇到游戲過程中爆炸的場面時(shí)，才能真正體會(huì)到這一技術(shù)帶來的改變。

重現(xiàn)人類的觸覺需要非常微妙的技巧：你可以用手指輕撫物體表面來感知它的質(zhì)地，或者擠壓物體來確定它的柔軟度。HaptX的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官杰克?魯賓(Jake Rubin)表示：“人類潛意識(shí)里會(huì)利用許多微妙的線索，比如利用物體對(duì)皮膚施加的壓力或作用力來操縱物體并執(zhí)行一些更具技巧性的任務(wù)。”

雖然這項(xiàng)技術(shù)還處于早期階段，但它與高級(jí)機(jī)器人的最大優(yōu)勢之一相吻合：讓人類遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的環(huán)境。雖然Shadow Hand并不能完美模擬人類的手，但它確實(shí)是一項(xiàng)令人意想不到的突破。這也許就是高度靈巧的機(jī)械手臂發(fā)展的起點(diǎn)，也許有一天，我們可以把機(jī)器人送到棘手的環(huán)境中，遠(yuǎn)程操控它們，讓它們作成為我們自己的化身。

SynTouch的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官杰里米?菲舍爾(Jeremy Fishel)表示，沒有觸控功能的機(jī)器人只能運(yùn)用在完全已知的熟悉環(huán)境中，要么只能被迫緩慢移動(dòng)，以便工作人員在事態(tài)惡化之前及時(shí)解決問題。而觸覺重現(xiàn)就解決了這些問題。

有這樣一個(gè)奇怪的問題：機(jī)器人應(yīng)該發(fā)出疼痛的信號(hào)嗎?畢竟，疼痛能阻止我們用身體受到傷害。如果你正在操作一個(gè)造假昂貴的機(jī)器人，你可能還想知道你的操作是否會(huì)讓機(jī)器人受到傷害。實(shí)際上研究人員正在研究假肢的這一特性，科學(xué)家需要做的第一步就是讓沒有感知能力的無生命機(jī)器人體驗(yàn)“疼痛”，以及研究機(jī)器人如何與截肢者進(jìn)行交流。

再提一個(gè)更奇怪的問題：也許有一天我們會(huì)陷入這樣一個(gè)尷尬的境地---機(jī)器人觸摸技術(shù)的發(fā)展遇到瓶頸。南加州大學(xué)專攻機(jī)器人觸覺技術(shù)的專家希瑟·卡伯特森(Heather Culbertson)說:“我相信，與生物之間的真實(shí)接觸相比，機(jī)器人觸覺技術(shù)的難堪之處就體現(xiàn)出來了。”

所以，讓機(jī)器人像人類那樣觸摸物體是一件本身就很奇怪的事情，而且事態(tài)只會(huì)發(fā)展得更奇怪，我們都是嬰兒，正在重新探索世界。

(選自：Wired原作者：Matt Simon編譯：網(wǎng)易智能參與：Yuki)

【網(wǎng)易智能訊3月4日消息】

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