獵豹機(jī)器人，要真正成為機(jī)器人領(lǐng)域的棟梁還需解決三大難題

波士頓有狗，MIT有豹。

MIT的這匹新“豹子”不簡單，也不講什么禮數(shù)規(guī)矩，直接就代替“波士頓狗”成為機(jī)器人界的新網(wǎng)紅。為什么這次MIT的“獵豹”如此厲害？原因在于這匹“獵豹”閉著眼睛就能瘋狂吊打它的各位前輩。MIT新研發(fā)的第三代獵豹機(jī)器人完全不依靠視覺傳感器及攝像頭，純靠算法便輕松完成移動、爬樓梯、快速奔跑跳躍等高難度動作，相比以往的機(jī)器人設(shè)計來說，有了質(zhì)的突破。

那么，這樣的機(jī)器人設(shè)計出來用途究竟在哪里？不斷對這些機(jī)器人的性能進(jìn)行迭代升級的研發(fā)團(tuán)隊可不僅僅希望它們做個網(wǎng)紅那么簡單?！矮C豹”機(jī)器人最想占領(lǐng)的領(lǐng)域就是人類難以涉足的野外搜救、偵查領(lǐng)域。

但是對于獵豹機(jī)器人及它的同類來說，真正成為這個領(lǐng)域的棟梁之才還有三大難題。

野外作業(yè)“五感”能力跟不上，機(jī)器人量產(chǎn)難實現(xiàn)

目前，腿足式機(jī)器人是機(jī)器人界的主流。多年來，在機(jī)械設(shè)計和控制策略方面，腿足式機(jī)器人進(jìn)展明顯，但是這類機(jī)器人在準(zhǔn)靜態(tài)的時候運動速度非常慢，而且也難以處理遇到一些意外狀況，經(jīng)常發(fā)生摔倒之類的蠢事，顯得小腦特別不發(fā)達(dá)。

為什么運動速度提不上來？這主要是由于過去的機(jī)器人太過于依賴視覺系統(tǒng)，每一步都需要通過復(fù)雜的視覺計算才能保證精準(zhǔn)的落地。所以，這次第三代“獵豹”機(jī)器人轉(zhuǎn)變思路，不再一味地看重視覺能力，而是轉(zhuǎn)為提高機(jī)器人的觸覺能力，開發(fā)出了“接觸檢測算法”和“模型預(yù)測控制算法”，讓機(jī)器人在接觸地面的時候才能迅速判斷出腳下所踩的材料，并根據(jù)不同的材料做出相應(yīng)的反應(yīng)，提高了機(jī)器人的運動速度。

盡管速度得到提高，但在危險的野外作業(yè)環(huán)境下，人類五感當(dāng)中的任何一個所起到的作用都非常關(guān)鍵。目前，就算是最先進(jìn)的機(jī)器人也沒能把人類的五感齊聚一體，擁有了視覺和觸覺的機(jī)器人往往又會缺乏嗅覺，總顯得有些美中不足。而這也相應(yīng)地限制了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的落地進(jìn)程。之前，科學(xué)家曾開發(fā)出一種具有嗅覺能力的機(jī)器人。當(dāng)機(jī)器人獵犬通過某一片區(qū)域的時候，靠近地面的導(dǎo)管會將氣味吸入LSPR傳感器進(jìn)行分析，在不同的氣體成分當(dāng)中金納米粒子會產(chǎn)生不同的光吸收反應(yīng)，快速探測出氣味的成分。但是這種機(jī)器人能夠識別的氣味范圍卻十分有限，目前僅能夠識別出乙醇分子的氣味。而傳統(tǒng)搜毒犬的嗅覺，往往可以達(dá)到人類的幾百甚至上千倍。所以，要用這類機(jī)器人代替警犬們進(jìn)行野外偵查工作目前還差得很遠(yuǎn)。

形態(tài)學(xué)是個大問題，狹小空間怎么穿過？

傳統(tǒng)的機(jī)器人，比如獵豹機(jī)器人大部分都是由金屬和塑料等剛性材料制成，具有功率大、精度高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點。但是這個穩(wěn)定性在遇到野外的惡劣環(huán)境后還能不能保證就很難說。在一些狹小的搜救空間當(dāng)中，很難想象一堆金屬和鋼筋水泥硬碰硬是怎樣的場景。另外，傳統(tǒng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部分多采用剛性部件，存在摩擦力較大的問題，這一點就導(dǎo)致了這類機(jī)器人的壽命會相對較短，那么應(yīng)用起來成本和收益這筆賬算起來就不是很如人意。

因此，目前的機(jī)器人想要用于偵查、搜救必須得具備一定的變形能力，才能方便在各種狹小空間下作業(yè)。而軟體機(jī)器人恰好具備了這樣的能力，可以在各種非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境下工作。而且軟體機(jī)器人的柔韌性好，摩擦力小，也能夠擁有更長的使用年限。

另外，對于搜救、偵查這項工作而來，其實犬類的形態(tài)學(xué)構(gòu)造可能并不是最完美的。美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開發(fā)了一款外形酷似蟑螂的“鉸鏈?zhǔn)娇蓧嚎s機(jī)器人”稱作CRAM。CRAM機(jī)器人的外骨骼外殼非常柔軟，而且由于蟑螂獨特的外形結(jié)構(gòu)、行走方式和“打不死”的頑強(qiáng)生命力，研究人員據(jù)此設(shè)計的機(jī)器人能夠迅速穿過窄至3毫米的水平空間，能承受高于體重900倍的壓力仍毫發(fā)無損。也就是說CRAM完全可以裝配微型麥克風(fēng)和攝像頭幫助搜救隊探測瓦礫中的具體情況，以便更迅速的找到被困人員。

讓人去適應(yīng)機(jī)器人，這個設(shè)計邏輯不對

人類是如何控制機(jī)器人的？對于讓機(jī)器人完成我們想要做的事情，它們需要理解人類發(fā)出的指令。在絕大多數(shù)情況下，這意味著機(jī)器需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的人類語言或者配備一個遠(yuǎn)程遙控設(shè)備。但設(shè)想如果真的把機(jī)器人大規(guī)模運用到野外偵查、搜救工作當(dāng)中，那么每個警察必須得人手配備一個遙控設(shè)備還必須謹(jǐn)防power off或者大家都操著一口自己的家鄉(xiāng)話跟機(jī)器人面面相覷。這個過程一聽上去就很反人性嘛。

因此，我們應(yīng)該把人類指揮警犬那一套拷貝過來，實現(xiàn)機(jī)器人操作的“書同文，車同軌”，也就是說我們需要建立一套統(tǒng)一的機(jī)器—人類交互系統(tǒng)。之前，麻省理工學(xué)院的計算機(jī)研究所開發(fā)了一套可以依靠腦電波和手勢就能控制機(jī)器人的系統(tǒng)。MIT首先收集人們看到機(jī)器人錯誤動作時所發(fā)出的腦電波，然后再讓機(jī)器人學(xué)習(xí)識別這部分腦電波。當(dāng)機(jī)器人意識到自己錯了，便會根據(jù)人類的手勢再次重新做出正確的反應(yīng)。因此，當(dāng)我們看著機(jī)器人的時候，我們所需要做的只是精神上認(rèn)可它的行為或者反對它的行為，我們不必訓(xùn)練出一套適應(yīng)機(jī)器人的行為方式，反過來是機(jī)器人要去適應(yīng)人類。

另外，通過觀察肌肉信號，機(jī)器人可以開始理解人的自然手勢，這也會使得人類與機(jī)器人的交流更加接近人與人之間的交流體驗。MIT這一系統(tǒng)去掉了人類和機(jī)器人之間多余的連接設(shè)備，以人體本身作為操作中樞，讓機(jī)器主動去理解人類的意圖，而不是讓人去適應(yīng)機(jī)器人。而這才能夠稱得上人工智能：真正的人工智能不是把事情變得更麻煩，而是把事情變得更簡單。

目前，在不管是搜救、偵查還是大眾消費領(lǐng)域，機(jī)器人的普及程度仍然不足，“炫技”、“營銷”這種標(biāo)簽還貼在機(jī)器人的背后，或許只有真正有人沉下心來解決了這些難題，機(jī)器人才會有得到大眾認(rèn)可的那一天。