今年年初,谷歌旗下机器人公司波士顿动力公司发布了一个关于Atlas穿越森林的视频,虽然正像《华盛顿邮报》评价的那样,Atlas像喝醉了的钢铁侠,但毫不影响它带给人们的震撼。
Atlass是人形机器人,可参与自然灾害救援。与人类相比,Atlas的步态并不算自然,但据BD公司介绍,Atlas未来主要在崎岖的地形中工作,在极具挑战性的地形中,它足够强壮,也能协调使用手和脚。
三代变迁
由美国国防部高级研究计划局(DARPA)和波士顿动力公司合作完成的Atlas,已三代同堂。
第一代Atlas机器人由航空级铝和钛建造,身高约1.8米,重达150公斤,蓝光LED照明,同时配备了激光测距仪和立体照相机,由一个机载电脑控制。它的手具有精细动作能力,但它需要拖着一根长尾巴,这是因为它需要电线进行供电。
而高1.88米,重156.5公斤的第二代Atlas最显著的变化是电源和泵的改进,供电系统是锂离子电池组,这让它脱离了电缆的束缚,机载液压泵则使得Atlas机器人在移动速度上更迅猛。
新一代的Atlas整体性能得到显著提高。身高1.75米,体重82千克,比之前的版本更小更轻;驱动方式采用独立电源及液压驱动系统;具有更好的平衡性:在野外、雪地行走,遭闷棍后仍可以保持不倒。可在凹凸不平或光滑的平面上双足自由行走,且速度基本不受影响。
更小更稳定
“喝醉了的钢铁侠”一经问世就引起人们广泛关注,原因之一就是其稳定性。众所周知,双足机器人的运动稳定性一直是研究难题。
中科院自动化研究所先进机器人研发中心研究员李成荣告诉《高科技与产业化》记者,“学术界一直致力于让双足机器人走得更快更稳。机器人使用的算法会对其稳定性产生影响。另外,加工技术和装配的精确性等结构问题也会产生影响。”
另外,液压驱动系统也是新Atlas的一大亮点。液压系统负载能力强,因此新一代Atlas体积也比之前的Atlas小了不少。
一直以来,电机在机器人行业极受推崇。“目前机器人的很多执行机构,比如机械手,实际上是靠控制伺服电机的运动来实现其功能;因此这类电机的运动精度和力矩等参数,直接决定了机器人的诸多性能。”机电工程师网创始人刘洋在接受本刊记者采访时。
相对液压系统,电机系统也有其明显优势:响应速度快、控制系统简单和数字化容易等。通常给电机驱动器供上电,插好电机和编码器,输入信号,一个最简单的电机系统就可以工作了。而液压恰恰相反,即便最简单的液压执行器,也需要构建一整套液压系统。
但电机系统的缺点也十分明显,刘洋表示,电机系统始终是离散系统,实现高精度运动控制的成本比较高,而且物理柔性不够,输出力矩也有限。电机的供能来自电池,而人形机器人能背的电池重量有限。同样的空间内,用液压元件所做的功是电机的数倍甚至数十倍。“液压系统的力矩优势比较明显,但响应时间和运动精度控制起来不容易,这也是Altas系列机器人的绝活。”刘洋说。
对机器人的未来发展,李成荣表示,从应用性角度而言,功能性机器人的产业化发展应该更上一层楼;而双足、四足机器人在仿生、动力等方面也会有长足进步。
刘洋认为,除了智能化外,机器人的多样化、模块化、廉价化可能也会是重要方向,“但技术的发展最终还是取决于算法、传感器、执行机构、材料等基础领域的发展情况,应用的发展取决于市场的需求。”他说。
伦理藩篱
Atlas再升级令人惊喜却又有些惧怕,似乎再过不久,如同电影情节里那样高智能化的机器人,会大量出现在人类生活当中。
除了Atlas等人型机器人外,目前DARPA还正在推进两个项目:“快速轻型机器人”(FLA)和“敌对环境下联合作战”(CODE)。前者计划设计出一款旋翼机,能够在没有外界操控的情况下,以极高的速度在城市环境或建筑物内部敏捷地飞行;后者的目标是开发无人飞行器,将能够在完全与总部失去联络的情况下完成一整套攻击程序——搜索目标、锁定、跟踪、攻击、评估。这些智能机器引发了人们的广泛关注。
美国加州大学伯克利分校Stuart Russel曾在一篇评论文章中表示了对人工智能发展轨迹的担忧:“国际人道法律对于此类技术没有任何具体的规定,现在也还不清楚国际社会是否会支持一个限制或禁止此类武器系统的条约”。
他呼吁人工智能和机器人领域的科学家和他所在的专业组织表明立场。正如物理学家当年对核武器,生物学家对在战争中使用病原体表明立场一样。应当召开学术会议进行讨论,并让伦理委员会参与进来。“什么都不做就等于是表示支持继续发展和使用”。
不过,李成荣指出,目前人们没有必要过度担忧这个问题,“随着人类技术的发展,很多问题都会迎刃而解,无论如何,机器人是人类制造的。”他认为,学术界和媒体等也应该保持关注这一问题,群策群力,有助于机器人产业更好发展。
不管怎样,机器人和人类的能力之间存在极大差别。正如美国卡内基·梅隆大学计算机学教授ManuelaVeloso所说的那样,机器人是人类的补充物,而非替代品。
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