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让机器人上刀山下火海 斯坦福Robotics Lab独家探秘

2019-07-19 10:53编辑:admin人气:


你或许对下面这张图片有印象,这是一款能够探索水下世界的人形机器人“Ocean One”,人们已经开始指派它做些“人们不愿意做的事情”了...

Ocean One来自于斯坦福机器人实验室(Stanford Robotics Lab),由斯坦福教授Oussama Khatib领导。

为了探秘机器人领域最前沿的研究发展,跑的比香港记者还快的探长潜入Oussama Khatib的实验室,和他谈笑风生。

让机器人上刀山下火海 斯坦福Robotics Lab独家探秘

(Khatib教授在向探长讲解Ocean One)

先给大家介绍一下Ocean One。它的背面安装了计算单元、电池、推进器,能像真人一样游泳。它身高5英尺,使用人工智能和触觉反馈系统,向终端传递机器人所持东西的感受。

Ocean One让控制员拥有机器人视角,和看见自己的手臂一样。

最开始,Ocean One是用来检测红海中的深海珊瑚,因为其他水下机器人都非常容易破坏这些生物,而有了Ocean One,你可以坐在实验室中操作机械手,然后将动作同步给水下正在工作的机器人,他还能完美地修复脆弱的珊瑚礁。

初次航行,Ocean One就帮助了潜水员从接近法国海岸打捞一艘沉船La Lune。沉没于350年前的La Lune,沉入100米深的水底,因为OceanOne,到今天才露出真容。潜入100米深的水底这样的任务对人类潜水员来说很危险。

再危险的地方也有机器人为你去探索

在Ocean One工作时,“手臂”上的力量传感器会向操控者发送触觉反馈,还能在潜水艇中感知干燥物体的重量。它的“大脑”会与触觉传感器协同工作,确保手臂不会破坏物体。内置的航海系统还可以让它在海洋中保持身体稳定。

Ocean One的拆解结构图如下:

Ocean One有可抓取物体的手部(上面有许多摄像头,可以用来“看清”水下物体),还配备了各种传感器,包括压力传感器,扭力传感器,航向传感器等等;全视角摄像头可以用来导航,探测环境地图;而且它还配备了个“黑匣子”,叫多普勒计程仪,除了检测航程外,还可以预测当下状态。

Ocean One最大研究难点之一就是水下的高压环境,它有肩膀、手肘等连在一起的硬件,并且相互间还要移动,在高压环境下做出这些动作同时保持协调都是很大的挑战。

Oussama Khatib教授表示他们使用了“油填充结构”(Oil-filled Structures),当外界水压增加时,机器人内部的油也会增加压力,使得Ocean One的内外压力保持一致。通过这种结构,来保护这种多关节系统里的固件。

人机结合新思路

OceanOne这样的机器人能在水下危险的环境中发挥很大的作用。譬如我们之前提到的沉船打捞,已经吸引了水下考古、海洋生物学、环保领域等公司和机构的关注外。

而但更重要的是,这种把人和机器人结合在一起的思路,赋予了机器人像真人一样的直觉、专业和认识能力,让人和机器人一起工作,两者互相结合,可以进行一些对人来说比较危险的工作,有着广阔的应用前景。

所有人类觉得危险的工作,都可以让人操作机器人来做,比如矿井采矿、火灾救援现场、危险设备的维修等场景。真是让机器人“上刀山,下火海”啊!

通用的机器人控制系统

Oussama Khatib教授表示,他们研发了一套通用的机器人全身运动控制系统,抽象于机器人本身,也就是说这套系统也可以用在其他机器人身上。

当行走或站立时,人形机器人经常需要执行多个任务,同时保持约束条件。虽然人形机器人是高度冗余的,有时可能让机器人执行所有的任务,同时满足所有的约束条件,此外,多接触点条件下也会增加额外的约束。

这就需要有一个框架,它能够感知和理解身边的环境,针对约束和任务,然后做出规划,对机器人进行控制。

而Oussama Khatib教授是全身多任务多接触人形机器人控制(Whole-Body Multi-Task Multi-Contact Humanoid Control)领域的专家,他们开发的这套基于全身运动控制(Whole Body Control)的系统,能够很好的完成这个任务。

此外,他们还开发了完整的模拟和仿真环境,非常方便用于调试和测试。他们计划明年将这套系统商业化。

Khatib教授还现场演示了他们的这套仿真系统。

不仔细看,还以为他老人家在玩3D游戏呢...

他们实验室之前还提出过使用登山杖来徒步通过崎岖的地面的概念机器人,这一款配备有智能手杖的搜救机器人,配备有3D全景照相机,可扫描周围环境。其配备的两根手杖内置可视和力传感装置,能更灵敏地控制机器人攀登废墟、进行搜救,已成功在他们实验室进行了模拟实验。

值得一提的是,我们之前报道的水下无人机团队SeaDrone的两位创始人也都毕业于他们实验室。

比尔·盖茨曾经预言,机器人即将重复个人电脑崛起的道路,未来家家都会有机器人,机器人能帮助或者代替我们做更多的事情,就像Ocean One一样。这场革命必将与个人电脑一样,彻底改变这个时代的生活方式。

(来源:未知)

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