運動機器人“智障”了嗎?
在草坪上奔跑、跳躍、后空翻,一步一個坑;吭哧吭哧爬樓梯,震的樓梯一直顫抖……
這些“搗蛋行為”,都來自波士頓動力的機器人。
從這家公司發(fā)布第一個機器人運動視頻開始,幾乎每一次,它們的新動態(tài)都能引起行業(yè)的極大關注。原因無它,打上“波士頓動力”標簽的機器人,在運動控制方面,都是行業(yè)頂級。
但即便如波士頓動力的運動機器人,實現(xiàn)那些小孩子隨手可作的動作行為時,依然表現(xiàn)的無法令人滿意。對機器人行業(yè)來說,運動能力為什么會這么得難?
這得從運動機器人的發(fā)展歷程開始說起。
事實上,運動機器人的準確研發(fā)史很難追溯。兩千多年前古代中國人發(fā)明的指南車大概可以稱得上是運動機器人這一概念的鼻祖了。車內(nèi)搭載一個“機械傳動系統(tǒng)”,利用傳遞轉(zhuǎn)向時兩車輪的差動信息指明方向,無疑這是機械控制技術的一次成功應用。
到1961年,Unimation為通用汽車研發(fā)了世界第一臺工業(yè)機器人,用于生產(chǎn)汽車門、車窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架,以及汽車內(nèi)部的其他硬件等。至此,機器人開始替代人類,逐漸被應用于多個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中。
而隨著現(xiàn)代相關技術的發(fā)展和創(chuàng)新應用的出現(xiàn),單純的機械運動早已不能滿足需求,運動機器人的概念開始被慢慢普及開來,研發(fā)難點也被廣泛重視起來。
運動機器人,應該是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能為一體的綜合硬件系統(tǒng)。
要做到這些,便要求我們在機器人“體內(nèi)”必須匯集諸如傳感器技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多項尖端技術,要求機器人擁有靈活的“運動腦”,而這些在世界范圍內(nèi),都不是短時間可以達成的。
沒有運動腦,機器人只能是“人工智障”
“對于機器人行業(yè)來說,有三大關鍵技術:計算機視覺、語義理解和運動控制。而運動控制,是較難的一關!痹谡劶皺C器人控制關鍵技術時,Vincross COO徐凱強曾如是說。
雖然是一個搞笑視頻,但不難窺見,所謂的“運動機器人”不管是行為控制、還是環(huán)境判斷等能力都與期望中有極大的差距。不客氣地說,它們還處于“人工智障”的階段。
為此鋼鐵俠機器人創(chuàng)始人&CEO張銳認為,“它們需要擁有一個‘會運動的腦子’,也就是‘運動腦’!
縱觀當前推出的各種運動型機器人,要么只能“站”在原地,用一個“畫”著人臉的屏幕說著前言不搭后語的話,可以稍微點頭搖頭;要么就是一舉一動非常機械,擺動著雙手雙腳跳舞,毫無實際應用意義可言。
能自主規(guī)劃路線、感應環(huán)境自動避障地移動,可以通過靈活的關節(jié)不機械地活動,是對機器“人”最基本的要求。
而這其中,有兩大技術難關:移動和活動。
移動得不好,就會亂碰亂撞;活動得不好,就毫無靈性,彷如智障。
移動的關鍵在“底盤”,機械結(jié)構(gòu)設計、傳感器和算法三者缺一不可
按照移動方式劃分,移動機器人可大致被分為:輪式、履帶式和足式三大類。而前兩類機器人移動的關鍵,都在下半身,也就是俗稱的“底盤”。
科沃斯機器人(南京)人工智能研究院院長于元隆表示,“底盤”其實只是一個載體,其中搭載和應用了傳感器、智能算法和驅(qū)動機構(gòu)等三大關鍵技術。
從當前移動機器人的工作狀態(tài)看,其主要的工作流程應該是“傳感器用于感知環(huán)境,并將環(huán)境信息傳輸給‘控制大腦’,也就是智能算法;‘大腦’通過分析環(huán)境信息給出‘執(zhí)行命令’,最終控制驅(qū)動機構(gòu)輸出行為動作!
傳感器方面,更準、更高精度的環(huán)境感知能力是評價其性能最重要的指標。但高性能的傳感器,就意味著高成本。以科沃斯為例,克服傳感器依賴進口、高成本等問題,擁有自主研發(fā)的傳感器專利是唯一解決之道。
而智能算法,也是近幾年各大機器人廠商重點發(fā)力的部分。這其中,涉及到了環(huán)境感知、導航定位、避障、決策、視覺、語音、人機交互等多個關鍵技術。
同時于院長也表示,“現(xiàn)在各個廠商在智能算法方面還處于淺水區(qū),只是做到了一些基本功能的應用。簡單來說,就是現(xiàn)在的機器人還不夠聰明!
這里的“不夠聰明”體現(xiàn)在三方面:第一,感知能力不夠智能;第二、行為決策能力不夠;第三,人機交互性差。
就目前的發(fā)展趨勢看,多模態(tài)傳感器和智能算法相結(jié)合是一種有效的解決方式。當機器人可以有效地感知環(huán)境變化、準確地推理和做出決策、結(jié)合用戶需求提供針對性服務時,就是我們進入“深水區(qū)”的時候了。
驅(qū)動結(jié)構(gòu)方面,則涉及了機械結(jié)構(gòu)設計、有效驅(qū)動力、減速器等多個機械工程問題。而這些,都直接關系到機器人移動時的靈活性。
想必,誰也不想看到機器人要么不動,要么“嗖”地沖出去然后撞倒墻上的場面吧。
也正因為此,當前大多移動機器人應用都只局限于室內(nèi)場景中。而市場所需要的機器人,應該擁有更多的能力,如自然地做著肢體動作,可以“端茶倒水”,甚至“翻山越嶺”。
這就涉及到機器人的活動能力了。
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