國際機器人研究基金會主席：機器人可進行規(guī)劃總結 —— 文章正文2016-10-24

      10月21日消息，2016世界機器人論壇今日開始舉行，大會邀請國內外機器人領域知名學者、專家圍繞“共創(chuàng)共享共贏，開啟智能時代”這一主題進行交流研討。國際機器人研究基金會主席、美國斯坦福大學教授Oussama Khatib以《海洋一號：化身為海底探險家的機器人》為題發(fā)言，他表示，現(xiàn)在機器人對于某些材料，或者某些在地方做的事情可以進行規(guī)劃總結，遇到一些錯誤的時候機器人仍然會做一些重復的事情，仍需不斷地通過反饋機制進行改善。

　　以下為演講實錄：

　　能夠回到世界機器人大會我感到非常高興，這次大會讓我們再次相聚，今天我想和大家介紹一下我們海洋一號去年4月份在地中海進行海底探險的工作情況。

　　La Lunel是月亮的意思，我想和大家談一談到達海底對人類來說到底有什么困難，機器人是如何幫助我們解決這個問題的。這是過去法國在十七世紀一艘船的名字，當時能夠開到法國海岸南部二十英里的地方。這個船是從北非開回來的，距離法國南部海岸二十英里的地方沉沒了。這艘船長度九十多米，沉的地方也是非常深的，想要人進到那個地方就必須對人進行很好的保護，要把人放到這種水下服當中，而且需要機械臂才能把人送到那個地方，因為人在這么深的地方根本沒辦法活動。我們地球有百分之七十以上的地方都是水，很多地方只有四十米深，水中有很多珍寶、珊瑚和其它的東西可以探索。我們也有很多近海的平臺和管道都可以在水下搭建，大多數(shù)的水下機器人都是用來導航或者觀測水下的物體，我們只能在水上通過機器人看水下的東西?，F(xiàn)在我們想解決的問題就是如何能夠進入到水下，并且在水下進行操作，這就需要我們有很好的操控技術。海洋一號其實就是懷著這樣一個想法開始進行實驗的，也就是在水里進行很好的操作。這種機器人是非常特殊的，你不僅可以操控它，甚至還有很多傳感器在上面。設計它的概念就是希望能夠通過這種傳感式的交互實現(xiàn)操控，也就是說當機器人觸摸什么東西的時候，你在船上也能夠感受到它，因為我們有這種觸感的能力，一方面能夠看到水下的景色，并且也能夠實現(xiàn)多手的操作。我們大學和Micro Robotics一起合作，已經完成了這個機器人的組裝，現(xiàn)在進入到了測試階段。這里涉及到很多的傳感器，包括懸浮臂等等，這是我們在斯坦福大學做測試的一張圖。

　　我們在地中海這個地區(qū)也面臨著很多的挑戰(zhàn)，如果要在水下探索的話就像在地下采礦一樣，因為這也是一個非常危險的地方。比如在水下我們是否能夠做一些在地下采礦或者高海拔的地方做同樣的事情？雖然可以做，但是需要一些很好的機器人技術?，F(xiàn)在我們希望將機器人在移動方面做得更好，這個方面我們做的還是比較好的，這些機器人可以在陸地行走、可以在水下移動，也希望能夠加上良好的移動性和操控性，打造出來這樣一個好的產品。

　　這是“Ashmo”，也是一個非常好的機器人，它能夠做很多的動作，也能夠很好地和環(huán)境進行互動。要想做到這些事情，我們需要很多的傳感設備，其實機器人已經有能力做很多事情了，但是現(xiàn)在我們仍然沒有能夠對機器編程方面做到最好，那么這些事情到底需要做多少編程工作？如果我們把原有的任務做一些微小的修改，那么很多東西都需要重寫?，F(xiàn)在我們用的技術仍然是原來編程工業(yè)機器人的那些東西，為什么一個小孩就能夠做很多事情呢？因為小孩有很多的技能，人類的這些技能其實是非常偉大的，因為機器人編程本身沒有問題，我們可以讓它在制造工廠和生產線之前做重復的事情，這個是沒有問題的，這些東西我們不用重新編程。現(xiàn)在我們要讓機器人進入非常具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境當中，所以要對機器人進行編程，讓它們進行實時的反應來應對這么高挑戰(zhàn)的環(huán)境其實是非常困難的。因為機器人需要人，人也需要機器人，這種觸感式的接觸和互動也就意味著當機器人遇到問題的時候人類能夠做出反應，我們當然也需要對這種觸感進行模擬，所以對觸感傳過來的信息也應當進行處理，也就意味著人的感知能力要傳輸?shù)綑C器人當中。

　　這些技能再次改變了我們對機器人編程的方式，過去機器人有些固定的運行軌跡，有些時候對運行軌跡是沒有任何規(guī)劃的。這里首先要能夠識別出這個東西，然后進行一些非常復雜的操作，運行軌跡也不是固定的，甚至還要能夠感知得到重量，并且對這個重量做出一些反饋，這樣的話才能完成一些任務，并且也希望機器人從人類機能當中學習到一些東西，這些都是通過觀察機器人的行為讓機器人做相關的東西。現(xiàn)在機器人對于某些材料，或者某些在地方做的事情可以進行規(guī)劃總結，遇到一些錯誤的時候機器人仍然會做一些重復的事情，我們還是不斷地通過反饋機制進行改善。有的時候我們還需要和機器人進行實際的互動，這個還是剛才提到的機器人Ashmo，這個是我們訓練讓它躲開前面的東西，不要碰到人類的手。某些情況我們是需要一些人工工作的，因為這些地方都是非常危險的環(huán)境?，F(xiàn)在我們關注的更多的是室內的、屏蔽的環(huán)境，到了比較復雜的環(huán)境當中我們做的事情不多。我們也要充分利用這些環(huán)境本身，一旦機器人和外界有接觸就會面臨一些反向力，包括地面如果是斜的話情況又會不一樣，也會使得機器人的反應發(fā)生變化。如果可以和所有的接觸力量處理好的話就可以實現(xiàn)爬行，但這是非常復雜的，所以我們需要開發(fā)好的模型來控制它。

　　我們也可以讓機器人使用一些人類使用的工具，比如機器人可以加上一些拐杖來行走，這樣的話就可以延伸機器人的支撐，并且可以在一些環(huán)境之下進行操作。當然，這同樣也是需要它在各個接觸點上面的力來進行反饋，這個對機器人的性能也有巨大的影響。“海洋一號”設計的是一個一體化的機器人系統(tǒng)，機器人的身子還是很重的，所以當它和外界進行接觸的時候我們要保證機器人臂能夠很好地反應，大家可以看到這個機器人臂是可以彎曲的。除此之外，這個機器人能夠根據(jù)任務的情況來調整它的狀態(tài)，如果需要操縱多個物體的話也需要進行這種反應，比如需要對放大性的物體進行操作。這個對機器人的控制和良好的工作來說是非常重要的，并且也要看它在實際環(huán)境當中表現(xiàn)得怎么樣。這個最下面涉及到所有的傳感器，還有機器人和外界平面的接觸，而且機器人必須要能夠實時和人類進行互動，人類應該能夠隨時干預機器人的行為。這是我們的控制界面，包括控制它的導航和動作，也可以結合機器人進行互動。

　　我們把這個機器人在斯坦福大學放到了深度為一米五的水里，機器人可以在里面游行，很多的學生也非常喜歡和機器人一起自拍，他們都在池邊看機器人的表現(xiàn)。機器人準備好了之后我們把它運到地中海，之后用這個機器人來做一些水下地質勘探的工作，讓機器人潛入水中進行第一次探險。剛下海還是非常困難的，尤其是下到十米，對于機器人來說就已經很困難了，要是下到一百米這個挑戰(zhàn)非常大了。剛開始我們是讓它下潛到十米，會有一些潛水員和機器人一同下水互動，然后讓機器人做一些具體的任務，下到一百米的話就會讓機器人單獨下去了。實際上我們機器人已經下到了一個船的深度，通過機器人能夠看到船的具體的情況。機器人的左臂卡住了，所以我們這個任務只能中止了，因為機器人就沒有辦法動了。但是因為這個機器人有胳膊有腿可以走，我們通過讓它落地，它的胳膊肘進行了拐動，所以就從卡住的地方出來了，然后可以進一步地潛行到另外一個地方繼續(xù)看這艘名為月球的沉船。

　　這是我們從船上打撈出來的一些東西，放到容器之后把它從水下直接拉起。我們的任務其實就是從這個船當中拾取一些東西，然后放到這個容器當中，之后將容器從水中拉起。這個是我們從船上找到的一些珍寶，很多都是來自于十七世紀的。很多其它的機器人或者操控的設備會很容易打碎這些東西，這是三百五十年前的一個古董，已經在水下待了三百多年，這是三百多年以來第一次有人觸摸到它，并且把它帶回到水上。因為有洋流的影響，它可能會撞上船，但是一旦下去以后就能夠開始自己巡游，所以機器人已經成為了人與人之間的溝通媒介。這個機器人和兩個人打交道，一個是船上的指揮者，一個是水里的潛水員，然后就開始做自己的工作了，也會和一個潛水員互動，然后把一個物體放到這個盒子里面。

        這對我們來講是非常重要的，現(xiàn)在是十五米深，我不知道大家是否真的了解到九十米深的時候是什么樣子，海底非常的黑暗，我們把攝像機和照明設備放到里面，現(xiàn)在每下一米我們都感到非常的緊張，不知道我們的機器人在這個深度下面是不是能夠存活。我們一直在監(jiān)測水滴的壓力，這是操作室和控制室，可以看到我們船底下的照明燈的情況，現(xiàn)在已經到了八十米，可以看到這個表面有些突起的東西。這個船上有兩個大炮，也有多角度的畫面，當我們接近這個船的表面的時候就慢慢地告訴我們已經接近了船身。剛才是我們斯坦福的團隊，大家可以看到到了海底的時候接近其中一個大炮的炮管，這是機器人自己把自己的手臂從被卡住的地方脫困的過程。很多時候機器人會面臨很多的挑戰(zhàn)，所以很多時候需要人進行干預，有的時候是自動地去完成，有的時候需要考古學家和專家給機器人提供協(xié)助。

　　這里很清楚地顯示了到了船面的時候，這個船已經在地中海的海底待了好多年，然后把船上很多古代的物品都放到了一個盒子里面，然后讓這個盒子浮到水面上?？梢钥吹酱蠹叶挤浅５募?，我們感受到了人們的這種激動的心情，讓一個機器人深入海底，能夠在海底存活，又把這些古代的古董打撈起來，這是我們打開香檳進行慶祝的時候，對于所有為此做出貢獻的團隊都相互表示祝賀。我們放到當?shù)氐牟┪镳^展出了幾天，很多的機構都給我們提供了這樣一個協(xié)助，同時也幫助我們把機器人放到了“月亮”上面，這對我們來講是一個非常具有挑戰(zhàn)性的任務，但也是非常令人激動的工作成果。 新浪科技