國(guó)際機(jī)器人研究基金會(huì)主席：機(jī)器人可進(jìn)行規(guī)劃總結(jié) —— 文章正文2016-10-24

      10月21日消息，2016世界機(jī)器人論壇今日開始舉行，大會(huì)邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域知名學(xué)者、專家圍繞“共創(chuàng)共享共贏，開啟智能時(shí)代”這一主題進(jìn)行交流研討。國(guó)際機(jī)器人研究基金會(huì)主席、美國(guó)斯坦福大學(xué)教授Oussama Khatib以《海洋一號(hào)：化身為海底探險(xiǎn)家的機(jī)器人》為題發(fā)言，他表示，現(xiàn)在機(jī)器人對(duì)于某些材料，或者某些在地方做的事情可以進(jìn)行規(guī)劃總結(jié)，遇到一些錯(cuò)誤的時(shí)候機(jī)器人仍然會(huì)做一些重復(fù)的事情，仍需不斷地通過(guò)反饋機(jī)制進(jìn)行改善。

　　以下為演講實(shí)錄：

　　能夠回到世界機(jī)器人大會(huì)我感到非常高興，這次大會(huì)讓我們?cè)俅蜗嗑?，今天我想和大家介紹一下我們海洋一號(hào)去年4月份在地中海進(jìn)行海底探險(xiǎn)的工作情況。

　　La Lunel是月亮的意思，我想和大家談一談到達(dá)海底對(duì)人類來(lái)說(shuō)到底有什么困難，機(jī)器人是如何幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題的。這是過(guò)去法國(guó)在十七世紀(jì)一艘船的名字，當(dāng)時(shí)能夠開到法國(guó)海岸南部二十英里的地方。這個(gè)船是從北非開回來(lái)的，距離法國(guó)南部海岸二十英里的地方沉沒(méi)了。這艘船長(zhǎng)度九十多米，沉的地方也是非常深的，想要人進(jìn)到那個(gè)地方就必須對(duì)人進(jìn)行很好的保護(hù)，要把人放到這種水下服當(dāng)中，而且需要機(jī)械臂才能把人送到那個(gè)地方，因?yàn)槿嗽谶@么深的地方根本沒(méi)辦法活動(dòng)。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(tái)和管道都可以在水下搭建，大多數(shù)的水下機(jī)器人都是用來(lái)導(dǎo)航或者觀測(cè)水下的物體，我們只能在水上通過(guò)機(jī)器人看水下的東西?，F(xiàn)在我們想解決的問(wèn)題就是如何能夠進(jìn)入到水下，并且在水下進(jìn)行操作，這就需要我們有很好的操控技術(shù)。海洋一號(hào)其實(shí)就是懷著這樣一個(gè)想法開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，也就是在水里進(jìn)行很好的操作。這種機(jī)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(shè)計(jì)它的概念就是希望能夠通過(guò)這種傳感式的交互實(shí)現(xiàn)操控，也就是說(shuō)當(dāng)機(jī)器人觸摸什么東西的時(shí)候，你在船上也能夠感受到它，因?yàn)槲覀冇羞@種觸感的能力，一方面能夠看到水下的景色，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)多手的操作。我們大學(xué)和Micro Robotics一起合作，已經(jīng)完成了這個(gè)機(jī)器人的組裝，現(xiàn)在進(jìn)入到了測(cè)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?cè)谒固垢４髮W(xué)做測(cè)試的一張圖。

　　我們?cè)诘刂泻＿@個(gè)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?yàn)檫@也是一個(gè)非常危險(xiǎn)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(jī)器人技術(shù)。現(xiàn)在我們希望將機(jī)器人在移動(dòng)方面做得更好，這個(gè)方面我們做的還是比較好的，這些機(jī)器人可以在陸地行走、可以在水下移動(dòng)，也希望能夠加上良好的移動(dòng)性和操控性，打造出來(lái)這樣一個(gè)好的產(chǎn)品。

　　這是“Ashmo”，也是一個(gè)非常好的機(jī)器人，它能夠做很多的動(dòng)作，也能夠很好地和環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)。要想做到這些事情，我們需要很多的傳感設(shè)備，其實(shí)機(jī)器人已經(jīng)有能力做很多事情了，但是現(xiàn)在我們?nèi)匀粵](méi)有能夠?qū)C(jī)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(wù)做一些微小的修改，那么很多東西都需要重寫。現(xiàn)在我們用的技術(shù)仍然是原來(lái)編程工業(yè)機(jī)器人的那些東西，為什么一個(gè)小孩就能夠做很多事情呢？因?yàn)樾『⒂泻芏嗟募寄?，人類的這些技能其實(shí)是非常偉大的，因?yàn)闄C(jī)器人編程本身沒(méi)有問(wèn)題，我們可以讓它在制造工廠和生產(chǎn)線之前做重復(fù)的事情，這個(gè)是沒(méi)有問(wèn)題的，這些東西我們不用重新編程。現(xiàn)在我們要讓機(jī)器人進(jìn)入非常具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境當(dāng)中，所以要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，讓它們進(jìn)行實(shí)時(shí)的反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)這么高挑戰(zhàn)的環(huán)境其實(shí)是非常困難的。因?yàn)闄C(jī)器人需要人，人也需要機(jī)器人，這種觸感式的接觸和互動(dòng)也就意味著當(dāng)機(jī)器人遇到問(wèn)題的時(shí)候人類能夠做出反應(yīng)，我們當(dāng)然也需要對(duì)這種觸感進(jìn)行模擬，所以對(duì)觸感傳過(guò)來(lái)的信息也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行處理，也就意味著人的感知能力要傳輸?shù)綑C(jī)器人當(dāng)中。

　　這些技能再次改變了我們對(duì)機(jī)器人編程的方式，過(guò)去機(jī)器人有些固定的運(yùn)行軌跡，有些時(shí)候?qū)\(yùn)行軌跡是沒(méi)有任何規(guī)劃的。這里首先要能夠識(shí)別出這個(gè)東西，然后進(jìn)行一些非常復(fù)雜的操作，運(yùn)行軌跡也不是固定的，甚至還要能夠感知得到重量，并且對(duì)這個(gè)重量做出一些反饋，這樣的話才能完成一些任務(wù)，并且也希望機(jī)器人從人類機(jī)能當(dāng)中學(xué)習(xí)到一些東西，這些都是通過(guò)觀察機(jī)器人的行為讓機(jī)器人做相關(guān)的東西。現(xiàn)在機(jī)器人對(duì)于某些材料，或者某些在地方做的事情可以進(jìn)行規(guī)劃總結(jié)，遇到一些錯(cuò)誤的時(shí)候機(jī)器人仍然會(huì)做一些重復(fù)的事情，我們還是不斷地通過(guò)反饋機(jī)制進(jìn)行改善。有的時(shí)候我們還需要和機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際的互動(dòng)，這個(gè)還是剛才提到的機(jī)器人Ashmo，這個(gè)是我們訓(xùn)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?yàn)檫@些地方都是非常危險(xiǎn)的環(huán)境?，F(xiàn)在我們關(guān)注的更多的是室內(nèi)的、屏蔽的環(huán)境，到了比較復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)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(jī)器人和外界有接觸就會(huì)面臨一些反向力，包括地面如果是斜的話情況又會(huì)不一樣，也會(huì)使得機(jī)器人的反應(yīng)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(shí)現(xiàn)爬行，但這是非常復(fù)雜的，所以我們需要開發(fā)好的模型來(lái)控制它。

　　我們也可以讓機(jī)器人使用一些人類使用的工具，比如機(jī)器人可以加上一些拐杖來(lái)行走，這樣的話就可以延伸機(jī)器人的支撐，并且可以在一些環(huán)境之下進(jìn)行操作。當(dāng)然，這同樣也是需要它在各個(gè)接觸點(diǎn)上面的力來(lái)進(jìn)行反饋，這個(gè)對(duì)機(jī)器人的性能也有巨大的影響。“海洋一號(hào)”設(shè)計(jì)的是一個(gè)一體化的機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人的身子還是很重的，所以當(dāng)它和外界進(jìn)行接觸的時(shí)候我們要保證機(jī)器人臂能夠很好地反應(yīng)，大家可以看到這個(gè)機(jī)器人臂是可以彎曲的。除此之外，這個(gè)機(jī)器人能夠根據(jù)任務(wù)的情況來(lái)調(diào)整它的狀態(tài)，如果需要操縱多個(gè)物體的話也需要進(jìn)行這種反應(yīng)，比如需要對(duì)放大性的物體進(jìn)行操作。這個(gè)對(duì)機(jī)器人的控制和良好的工作來(lái)說(shuō)是非常重要的，并且也要看它在實(shí)際環(huán)境當(dāng)中表現(xiàn)得怎么樣。這個(gè)最下面涉及到所有的傳感器，還有機(jī)器人和外界平面的接觸，而且機(jī)器人必須要能夠?qū)崟r(shí)和人類進(jìn)行互動(dòng)，人類應(yīng)該能夠隨時(shí)干預(yù)機(jī)器人的行為。這是我們的控制界面，包括控制它的導(dǎo)航和動(dòng)作，也可以結(jié)合機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng)。

　　我們把這個(gè)機(jī)器人在斯坦福大學(xué)放到了深度為一米五的水里，機(jī)器人可以在里面游行，很多的學(xué)生也非常喜歡和機(jī)器人一起自拍，他們都在池邊看機(jī)器人的表現(xiàn)。機(jī)器人準(zhǔn)備好了之后我們把它運(yùn)到地中海，之后用這個(gè)機(jī)器人來(lái)做一些水下地質(zhì)勘探的工作，讓機(jī)器人潛入水中進(jìn)行第一次探險(xiǎn)。剛下海還是非常困難的，尤其是下到十米，對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)就已經(jīng)很困難了，要是下到一百米這個(gè)挑戰(zhàn)非常大了。剛開始我們是讓它下潛到十米，會(huì)有一些潛水員和機(jī)器人一同下水互動(dòng)，然后讓機(jī)器人做一些具體的任務(wù)，下到一百米的話就會(huì)讓機(jī)器人單獨(dú)下去了。實(shí)際上我們機(jī)器人已經(jīng)下到了一個(gè)船的深度，通過(guò)機(jī)器人能夠看到船的具體的情況。機(jī)器人的左臂卡住了，所以我們這個(gè)任務(wù)只能中止了，因?yàn)闄C(jī)器人就沒(méi)有辦法動(dòng)了。但是因?yàn)檫@個(gè)機(jī)器人有胳膊有腿可以走，我們通過(guò)讓它落地，它的胳膊肘進(jìn)行了拐動(dòng)，所以就從卡住的地方出來(lái)了，然后可以進(jìn)一步地潛行到另外一個(gè)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(lái)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(wù)其實(shí)就是從這個(gè)船當(dāng)中拾取一些東西，然后放到這個(gè)容器當(dāng)中，之后將容器從水中拉起。這個(gè)是我們從船上找到的一些珍寶，很多都是來(lái)自于十七世紀(jì)的。很多其它的機(jī)器人或者操控的設(shè)備會(huì)很容易打碎這些東西，這是三百五十年前的一個(gè)古董，已經(jīng)在水下待了三百多年，這是三百多年以來(lái)第一次有人觸摸到它，并且把它帶回到水上。因?yàn)橛醒罅鞯挠绊?，它可能?huì)撞上船，但是一旦下去以后就能夠開始自己巡游，所以機(jī)器人已經(jīng)成為了人與人之間的溝通媒介。這個(gè)機(jī)器人和兩個(gè)人打交道，一個(gè)是船上的指揮者，一個(gè)是水里的潛水員，然后就開始做自己的工作了，也會(huì)和一個(gè)潛水員互動(dòng)，然后把一個(gè)物體放到這個(gè)盒子里面。

        這對(duì)我們來(lái)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(shí)候是什么樣子，海底非常的黑暗，我們把攝像機(jī)和照明設(shè)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(jī)器人在這個(gè)深度下面是不是能夠存活。我們一直在監(jiān)測(cè)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(jīng)到了八十米，可以看到這個(gè)表面有些突起的東西。這個(gè)船上有兩個(gè)大炮，也有多角度的畫面，當(dāng)我們接近這個(gè)船的表面的時(shí)候就慢慢地告訴我們已經(jīng)接近了船身。剛才是我們斯坦福的團(tuán)隊(duì)，大家可以看到到了海底的時(shí)候接近其中一個(gè)大炮的炮管，這是機(jī)器人自己把自己的手臂從被卡住的地方脫困的過(guò)程。很多時(shí)候機(jī)器人會(huì)面臨很多的挑戰(zhàn)，所以很多時(shí)候需要人進(jìn)行干預(yù)，有的時(shí)候是自動(dòng)地去完成，有的時(shí)候需要考古學(xué)家和專家給機(jī)器人提供協(xié)助。

　　這里很清楚地顯示了到了船面的時(shí)候，這個(gè)船已經(jīng)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(gè)盒子里面，然后讓這個(gè)盒子浮到水面上。可以看到大家都非常的激動(dòng)，我們感受到了人們的這種激動(dòng)的心情，讓一個(gè)機(jī)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(lái)，這是我們打開香檳進(jìn)行慶祝的時(shí)候，對(duì)于所有為此做出貢獻(xiàn)的團(tuán)隊(duì)都相互表示祝賀。我們放到當(dāng)?shù)氐牟┪镳^展出了幾天，很多的機(jī)構(gòu)都給我們提供了這樣一個(gè)協(xié)助，同時(shí)也幫助我們把機(jī)器人放到了“月亮”上面，這對(duì)我們來(lái)講是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，但也是非常令人激動(dòng)的工作成果。 新浪科技