伊拉·努尔巴赫什是匹兹堡卡内基梅隆大学的机器人学教授,该大学拥有世界上最负盛名的机器人学项目之一,他的研究由谷歌、英特尔和微软等公司资助。但最终,他说,他这样做是为了孩子们。
努尔巴赫什说:“[机器人]对不同群体的人们来说真的很有趣”,他的研究表明,当孩子们被给予涉及机器人的编程任务时,女孩的兴趣不亚于男孩,而且每个人都更有可能坚持课程。“如果有一个[软件]错误,”他补充说,“机器人可能会偏离桌子,然后我必须扑过去抓住它。这比计算机屏幕上的一个导致红线偏移两个像素的错误更能激励人们。”
努尔巴赫什与奥斯汀机器人零件制造商Charmed Labs的总裁里奇·勒格朗合作,希望通过向公众提供一整套工具,用五金店 readily available 的零件构建自己的机器人,从而将DIY机器人技术提升到一个新的水平——无需焊接或编程。
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努尔巴赫什项目的核心,被称为远程呈现机器人套件 (TeRK),是Qwerk,一个略大于五英寸见方、一英寸厚的盒子。在这个小巧的、Linux驱动的框架中,勒格朗和他的工程师团队塞进了一个200兆赫兹的ARM处理器——与诺基亚N系列智能手机和任天堂DS相同的芯片——32兆字节的SDRAM和16兆字节的闪存。它可以通WiFi、USB 2.0、16个伺服控制器和许多其他输入和输出连接到外部世界。
考虑到它所包含的强大功能,Qwerk的最终成本远低于可能的成本,每个售价350美元。勒格朗说,原因是他不必为工程师额外花钱,他们中的许多人自愿付出时间和以折扣价工作,因为他们相信这个项目。通过使教育工作者和业余爱好者都能接触到Qwerk,TeRK计划旨在让任何人都能将其用作他们可以想象的几乎任何机器人的控制中心。不过,最初,Qwerk将用于教学和“只是为了好玩”的项目。
在线上,TeRK用户可以访问机器人套件的完整零件列表,范围从简单(想想一个带有摄像头的三个轮子的间谍机器人,可以从任何Web浏览器控制,并且可以在几个小时内构建完成)到雄心勃勃:勒格朗设想在Qwerk驱动的机器人上安装一个手臂,使其能够执行诸如按下电梯按钮之类的功能,以便在整个办公楼内导航。运行Qwerk的所有软件都是开源的,这使得TeRK在技术娴熟的人手中非常灵活。“我们希望人们注意到天空才是极限,”努尔巴赫什指出。
Qwerk甚至使用现场可编程门阵列 (FPGA) 来执行控制功能。与普通集成电路(在工厂中被永久蚀刻)不同,FPGA可以由用户重新配置。勒格朗表示,这种控制是前所未有的。
勒格朗说:“[TeRK]不仅从软件角度来看是开放的,而且从硬件角度来看也是开放的。” “这是这个行业从未见过的。”
努尔巴赫什和他的团队试图通过创建软件使TeRK即使对于最不懂编程的学生也易于使用,该软件允许学生通过在计算机上排列代表各种任务的彩色图标来简单地编程Qwerk。然后,Qwerk按照学生指定的顺序执行这些图标代表的动作。但努尔巴赫什希望吸引极客和新手。
他说:“我们也希望有人[类似于机械师]去汽车引擎盖下。” “在各个层面,我们都揭示了足够的内部细节,以便用户可以进入并在他们想要的最低级别进行编程。”
Qwerk使用互联网通信引擎,允许PC或Mac上的各种程序直接从小蓝盒子发送命令或接收传感器数据。努尔巴赫什和他的学生们也在为微软机器人工作室开发一个接口。
更广泛的TeRK社区的成员开始使用Qwerk构建自己的项目,以及TeRK网站上提供的说明和软件,而努尔巴赫什实验室的成员则专注于使用这些工具开发机器人和课程,旨在保持那些经常退出传统计算机科学课程的群体的兴趣。
努尔巴赫什承认:“在计算机科学入门课程中,保留率一直是一个问题。” 计算机科学是过去二十年中唯一没有经历女性入学人数增加的科学和工程领域。恰恰相反:自1985年达到顶峰以来,获得计算机科学学位的女性比例一直在下降。该领域的许多人将这种趋势视为一场危机,这也是谷歌、微软和英特尔同意支持努尔巴赫什工作的部分原因。这三家公司都渴望在未来几十年内建立一支多元化的劳动力队伍。
努尔巴赫什说:“当你看看谁进入这些课程时,它是多元化的,包括女性……但她们很早就退出了”,剩下的就是一群男性“极客”。他为解决这个问题而开发的课程之一是在叙事游戏中使用了机器人。“我们想将机器人融入到已经有意义的事情中。事实证明,中学女生正在写博客、记日记等等,所以我们让她们创造出能表达她们感受的机器人……这与移动地球或捡起乒乓球的机器人非常不同。”
与涉及完全由志愿者构建的软件的其他开源项目(如Firefox和Linux)一样,TeRK的成功或失败最终可能取决于是否能吸引一批程序员和工程师,他们愿意为Qwerk编写新代码,并为构建机器人所需的硬件创建新方案。
勒格朗说:“硬件很重要,但社区是这个项目最重要的部分。” 到目前为止,社区看起来很健康:努尔巴赫什即将发布Qwerk用户提交的第一批项目。这是一个多样化的群体,包括一个可以移动的奥斯曼沙发,一个坐在你桌子上并根据你当天是否有足够的运动而膨胀和收缩的娃娃,以及Qwerk与iRobot的Create平台(Roomba机器人吸尘器的制造商)的雄心勃勃的结合。