機(jī)器人，要還是不要?這個(gè)特別的系列探索人類(lèi)和機(jī)器之間不斷進(jìn)化的關(guān)系，研究機(jī)器人、人工智能和自動(dòng)化對(duì)我們的工作和生活產(chǎn)生的影響。波士頓動(dòng)力公司的智能機(jī)器人利用的是復(fù)雜的計(jì)算機(jī)視覺(jué)，但麻省理工學(xué)院的第三代獵豹機(jī)器人卻采用了與之不同的策略。

麻省理工學(xué)院研發(fā)的第三代無(wú)視覺(jué)獵豹機(jī)器人，重達(dá)80磅，體型約有一只拉布拉多犬那么大，可以在不使用攝像機(jī)或環(huán)境傳感器的情況下在漆黑的房間里穿行，或者爬上一段有障礙物的樓梯。它依靠的是工程師們所說(shuō)的“盲眼運(yùn)動(dòng)”(blind locomotion)——也就是它的機(jī)器人腿的反饋，以及它在黑暗中穿行時(shí)所需要的基于算法的平衡感。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)副教授Sangbae Kim在今天的新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“機(jī)器人應(yīng)該能夠在不過(guò)度依賴(lài)視覺(jué)系統(tǒng)的情況下處理許多意想不到的行為。”

Kim說(shuō)：“視覺(jué)可能會(huì)有噪音，會(huì)有些不準(zhǔn)確，有時(shí)甚至完全不可用。如果太過(guò)依賴(lài)視覺(jué)，機(jī)器人必須非常精確地定位，這會(huì)導(dǎo)致它行動(dòng)很慢。因此，我們希望機(jī)器人更多地依賴(lài)觸覺(jué)信息。這樣，它可以在快速移動(dòng)的同時(shí)處理意外的障礙。”

該策略非常適合機(jī)器人在災(zāi)難區(qū)域或其他危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行活動(dòng)。

Kim說(shuō)：“第三代獵豹機(jī)器人的設(shè)計(jì)目的是做各種各樣的任務(wù)，這些任務(wù)涉及各種各樣的地形條件，包括樓梯、路緣和布滿(mǎn)障礙物的地面。我認(rèn)為在非常多的場(chǎng)合中，我們會(huì)想讓機(jī)器人代替人類(lèi)去完成簡(jiǎn)單的任務(wù)。通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人去更安全地完成危險(xiǎn)、骯臟和困難的工作。”

Kim的團(tuán)隊(duì)為無(wú)視覺(jué)系統(tǒng)的獵豹機(jī)器人開(kāi)發(fā)了兩種新型算法。

接觸檢測(cè)算法幫助機(jī)器人確定在腿的擺動(dòng)與踩地之間轉(zhuǎn)換的最佳時(shí)間點(diǎn)，這取決于它在觸地時(shí)感受到的障礙物。該算法基于來(lái)自陀螺儀、加速度計(jì)和腿部關(guān)節(jié)位置的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算這些概率。

Kim解釋說(shuō)：“如果人類(lèi)閉上眼睛向前邁出一步，我們會(huì)對(duì)地面可能在哪里有一個(gè)心理模型，并且可以為此做好準(zhǔn)備。但我們同時(shí)也依賴(lài)于觸摸地面的感覺(jué)。對(duì)第三代獵豹機(jī)器人我們做的是類(lèi)似的事情，將多個(gè)來(lái)源的信息結(jié)合起來(lái)，以確定切換的時(shí)間。”

研究人員在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了該算法：讓第三代獵豹機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室的跑步機(jī)上小跑，以及爬樓梯。兩個(gè)表面都隨意散落著一些物體，例如木塊和膠帶卷。

與此同時(shí)，一種模型預(yù)測(cè)控制算法，就是當(dāng)任何一只腿接觸到地面并施加了特定大小的力，模型預(yù)測(cè)控制算法會(huì)馬上計(jì)算在未來(lái)的半秒內(nèi)，機(jī)器人的身體和腿應(yīng)該處于什么位置。

Kim說(shuō)：“比方說(shuō)加入有人從側(cè)邊踢了機(jī)器人一腳，當(dāng)機(jī)器人的腳已經(jīng)接觸到地面時(shí)，算法就要決定‘我該如何確定腳要施加的力?因?yàn)樽筮呌幸粋€(gè)阻礙我的速度，所以我得對(duì)相反的方向施加一個(gè)力來(lái)消滅那個(gè)速度。如果我向相反方向施加100牛頓的力，那么半秒后會(huì)發(fā)生什么?’”

預(yù)測(cè)算法每一秒計(jì)算20次。為了測(cè)試其性能，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員在機(jī)器人在跑步機(jī)上或是上樓時(shí)，用腳踢和用力拉扯機(jī)器人，然后相應(yīng)地調(diào)整算法。(我們希望第三代獵豹機(jī)器人不要對(duì)此懷恨在心)。

最終，Kim和他的同事們將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)，但對(duì)于第三代獵豹機(jī)器人來(lái)說(shuō)，他們首先想要做的是盲眼運(yùn)動(dòng)。

一個(gè)能在黑暗中行走、奔跑或攀登，速度還肯定比人類(lèi)要快得多的機(jī)器人?這正是你在地震后想要看到的東西——而這恰好也是你在機(jī)器人起義后不想看到的東西。

在今年10月舉行的智能機(jī)器人與系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議上，無(wú)視覺(jué)技術(shù)以及其他對(duì)獵豹機(jī)器人模型的改進(jìn)將成為本次會(huì)議的主題。這項(xiàng)研究得到了Naver、豐田研究機(jī)構(gòu)、富士康和美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室的支持。