科技风云
與人類並肩工作 機器人即將迎來黃金發展期
发表于 2012-10-16 07:30 《紐約時報》網站日前發表的一篇深度報導文章以Rethink公司推出的Baxter機器人等產品為例,介紹了美國機器人產業的前沿動態,指出製造業正在湧現新一波機器人熱潮,而未來的機器人將會兼具廉價、高效、安全、人性化等優點,最終將成為與人類並肩工作的好幫手,同時這一產業也將出現支持第三方軟硬體開發者的系統平臺。文章摘編如下:
来源:紐約時報
機器人世界迎來“麥金塔”
Baxter(意為“麵包師”)是一臺有著兩條“手臂”的機器人,如果你抓住它的“手”,它就會向你轉過頭來,“臉”(其實是一塊大小與平板電腦相仿的電腦顯示幕)上的一雙卡通眼睛也會饒有興致地端詳你。
Baxter非但不會嚇到人,還能給人以和藹可親之感,而且這種親切感不分國界,任何人都會覺得它就像一位朋友。
Baxter由雄心勃勃的科技初創公司Rethink Robotics(下文簡稱為“Rethink”)打造,是其首款產品,而該公司對Baxter寄予厚望,認為機器人有朝一日將直接與人類一起辦公,成為人類身邊的同事。
這種構想與現今的機器大不相同:後者很好地與人類隔離開來,不是被放在玻璃罩裏,就是被藏在由鐳射操控的“光幕”後面,因為它們有著非同尋常的運行速度和精度,並且有可能把人撞傷。
相比之下,有著塑膠制軀殼、臂展長度達9英尺(約合2.74米)的Baxter動作相對遲緩,而且沒那麼精確。但是它擁有一套複雜的安全機制和感測器,能夠保護它所協助的人類工人的安全。
Baxter:安全又能幹、試水小企業
Baxter在出廠時將會配備一套簡易任務(或行為)----例如一項“常識性”的能力:它在移動及放下某物體之前,需要意識到自己必須把它拿在“手”裏。
雖然Baxter也能按照人們編寫的程式運行,但Rethink的設計師們並不希望這樣。他們提出了“演示訓練”:例如撿起並移動某物體這樣一組動作,人們可以通過移動它的手臂、讓它抓起物體來“教”它。
這款機器人擁有多重安全機制,其中包括位於頭頂的一圈聲納感測器----當有人走近時,這些感測器就會讓它自動放慢動作。如果它那張由電腦顯示幕做成的“臉”變紅了,就說明它已經感知到了附近的工人。此外,每臺機器人都有一個大大的“急停”按鈕,按下即可讓機器人立即停止所有動作。
布魯克斯博士預計,機器人很快就會來到人類中間,成為我們司空見慣的靠譜“同事”。他還指出,那個“急停”按鈕目前仍是行業標準所必須的,但早晚也會淪為擺設。
Baxter及其同類機器人可以擔任何種工作呢?其製造商Rethink已經在美國各地的一些小型企業中秘密進行了初步測試----這些企業的製造與裝配流程中都有大量重複性任務,而Rethink估算的數據顯示,每臺機器人的勞動力價值可以達到每小時4美元。
“它與我們的現有設備配合默契,並且讓我們已有的機器人如虎添翼。”康涅狄格州Vanguard塑膠公司的總裁克裏斯?巴德尼克(Chris Budnick)說道----他的公司位於Southington市,共有30名員工,經營模塑元件定制業務。
雖然機器人接管了大量重複勞動工作,但是巴德尼克表示,本來從事這些苦差的工人並未因此失業,而是轉而從事需要更高技能的工作,其中包括對生產線上的機器人進行訓練----這些小工廠經常接“小活兒”,所以生產任務也頻頻變動。
“我們的員工很喜歡它,而且覺得跟它一起幹活兒很舒服。”巴德尼克說道,“就連老員工也沒有把它視為威脅。”
靈活雙手不是夢
還有一些機構正在設計能與人類工人安全地進行互動的機器人----丹麥公司Universal Robots已經推出了一款機器人手臂,它無需被鎖在玻璃罩內,但是操作人員需要具備嫺熟的編程技能。
而去年年底,美國加州大學聖迭戈分校(UCSD)機器知覺實驗室主任賈維爾?莫維蘭(Javier Movellan)前往墨西哥邊境小城蒂華納,拍攝記錄了為美國企業代工的工廠中工人的工作狀況。
從木工到汽車零部件生產,他想要研究工人們如何在一組複雜的任務中運用雙手。回到美國之後,莫維蘭與其他科學家一起分析了這些視頻,最終意識到:裝配工人對雙手的運用方式,與當今那些只會匆匆抓放的機器人截然不同。
“人類很難把一個動作分毫不差地重複一遍。”莫維蘭說道,“人們在抓起一個物體時,每一次的動作都是不一樣的。”
如今的機器手臂和機器手主要用來執行一成不變的重複性任務,但是加州大學聖迭戈分校和華盛頓大學的學者們卻研製出了幾款“不走尋常路”的機械手雛形,它們有著可彎曲的仿真手指,其動作速度可以媲美人類手指。
這支研究小組已經與之前提到的墨西哥組裝工廠建立了合作關係,借由後者對新型機器人進行測試。
“雖然自動化已經發展了幾十年,但是真正實現自動化的工種卻相對較少。”華盛頓大學的認知科學家伊曼紐爾?托多羅夫(Emanuel Todorov)說道。
以上情況目前正在發生日新月異的變化----隨著電腦成本“跳水”,以及層出不窮的廉價感測器賦予機器人嶄新的視覺和觸覺,製造業正在湧現新一波機器人熱潮。
“在機器人產業中,最大的敏感問題就是讓機器人與人類一起工作。”卡耐基梅隆大學的機器人專家大衛?伯恩(David Bourne)說道,“要想進行大推動,就要確保機器人與人類共事時的安全性。”
展望未來:仿生助手與系統平臺
回到我們在本文開頭講過的Rethink公司----它還投入了巨大精力來設計模仿生物系統的機器人,這一理念被稱為“行為機器人學”,是由公司總裁布魯克斯博士在20世紀90年代率先提出的一種設計方法,並且被美國國家航空航天局(NASA)用來打造第一代火星探測車。
布魯克斯博士在1989年發表了一篇題為《快速、廉價、不受控:機器人入侵太陽系》的文章,並在文中首次提出了上述理念,認為與其發送造價不菲、依賴傳統人工智慧控制的機器人,不如放出成群結隊的廉價機器人、讓它們像昆蟲一樣在星球表面爬行探索----這一理念催生了名為“索傑納”(Sojourner)的火星車先驅。
下一代機器人將會越來越多地充當人類工作者的助手,從而將他們從繁重的重複性勞動中解放出來,讓他們有精力從事規劃、設計以及問題解決等更高層次的工作。
Rethink希望機器人產業形成電腦化的系統“平臺”,從而讓其他開發者可以就特定目的添加特定的硬體設備及應用軟體。這一平臺建立在諸多開源軟體的基礎上,它們包括矽谷公司Willow Garage開發的機器人操作系統Robot Operating System(ROS),以及一個被稱為OpenCV(“開源電腦視覺庫”的簡稱)的獨立專案,等等。
所以,獨立開發者可以對機器人系統進行擴展,使其實現Rethink沒有想到的功能----這與第二代蘋果電腦的外部設備插槽異曲同工。
“我們會推出腕端介面。”布魯克斯博士說道。這也就是說,雖然Baxter只有構造簡單的“手”(或者叫做“終端操作器”),但是它可以通過改造獲得更複雜、更能幹的“手”,進而執行對敏捷性要求更高的任務。
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