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2011年机器人领域将会迎来什么? 如果以2010年为参考,那将是丰富多彩的一年。 这不会是移动的、人工智能机器人护士承担起照顾世界日益增长的老年人口责任的一年,但这确实有望成为开发底层技术的关键时期,这些技术将使安全可靠的自动化老年人护理成为可能,更不用说机器人在未来十年有望提供的其他服务了。
得益于2010年推出的标准化平台,机器人专家现在可以进行前所未有的合作。 去年五月,位于加利福尼亚州门洛帕克的机器人硬件和软件制造商Willow Garage,发布了其个人机器人平台的测试版本。 PR2包括一个移动底座、两个用于操作的手臂、一套传感器和两台计算机,每台计算机都配备八个处理核心、24千兆字节的RAM和两个太字节的硬盘空间。 这款开箱即用的机器人售价40万美元,还配备了一个操作系统,用于处理机器人的计算和硬件操作功能。
“PR2有很多创新之处,但从我的角度来看,最重要的是它是一个标准化的、设计良好、经过充分测试的平台,拥有一整套开箱即用的软件,”佐治亚理工学院生物医学工程助理教授查尔斯·肯普说。“以前从未有过这种情况。”
肯普和他在佐治亚理工学院的医疗保健机器人实验室(他于2007年成立)的团队,专注于创建能够安全有效地帮助照顾老年人的机器人。 这些机器将超越目前的努力,即创造能够跟随老年人在家中走动,为他们提供互联网接入并提醒他们服药的机器人。 首先,医疗保健机器人实验室的研究人员希望他们的机器人能够在激光笔、无线电信号或触摸的引导下,打开门和抽屉以取出药瓶等物品。
肯普的实验室是2010年下半年试验PR2的16个机构之一。 韩国三星电子正在使用PR2来加强该公司在机器人技术方面的现有研究,该国希望到2020年实现每家每户都有一个机器人。 位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的博世研究与技术中心(电子和家电制造商博世集团的一部分)已启动一个为期两年的项目,以集成其先进的传感器技术——包括微机电系统(MEMS)、加速度计、陀螺仪、 力传感器和气压传感器——以提高PR2的性能和可靠性。 其他beta测试站点包括斯坦福大学、麻省理工学院和法国国家科学研究中心(CNRS)的系统分析与架构实验室。
伟大的GATSBII*
肯普认为,他的PR2(名为GATSBII)与免费开源的机器人操作系统相结合,是在标准化平台和一个新兴的机器人专家社区(他们使用相同的工具,现在可以互相提供更实用的建议)的帮助下,加速其实验室工作的一种方式。 “我们实际上是在发布其他人可以使用的东西,并且我们也在使用其他人的东西,”肯普说。
在GATSBII之前,肯普和他的团队使用了来自不同供应商的零件来构建三个不同的移动机械手。 第一个EL-E建于2007年,旨在为肌萎缩侧索硬化症(ALS)(会损害身体运动功能)患者执行辅助任务。 研究人员此后又制造了两个机器人:Dusty,它有一个升降托盘,旨在从地板上拾取物体; 以及Cody,它的两个手臂和全方位移动底座类似于GATSBII。 与GATSBII不同,Cody是许多不同制造商的产品,包括提供手臂的Meka Robotics和提供全方位移动底座的Segway。 在EL-E、Dusty和Cody的案例中,肯普和他的团队设计了机器人,然后找到了实际构建它们所需的零件。
*更正(1/04/11):这是在发布后编辑的。 它最初将GATSBII称为“Gatsby”。
自PR2发布以来一直在对其进行测试的组织参加双月电话会议,他们在会上讨论他们为机器人编写并公开供他人使用的软件代码。 肯普说:“PR2确实激发了更多人在开源代码方面的努力”,人们可以分享这些代码。 有了PR2,“你就有了一个可以运行其他人代码的机器人”,并通过“Willow Garage培养的社区”鼓励分享。 他说,肯普的实验室在机器人操作和运动方面一直很强大,但在长距离映射和导航方面则不然。 通过与其他PR2测试人员合作,肯普和他的团队现在可以访问其他研究,他们可以使用这些研究来改进自己的系统,而无需重新发明轮子。
人为因素
科学方法(要求可重复的结果,以便他人验证)也发挥了作用。 它通常不是机器人技术的一部分,因为该领域主要依赖于定制的硬件和软件。 肯普说,机器人研究人员很少将他们正在做的事情与以前的努力进行直接比较,因为系统差异很大。 “现在人们拥有相同的机器人,他们可以运行相同的代码,因此确实有机会看看什么实际上效果更好。”
肯普的实验室还与佐治亚理工学院的人为因素与老龄化实验室密切合作,该实验室由心理学教授温迪·罗杰斯领导。 罗杰斯和肯普都是该大学的“感知住宅研究计划”(AHRI)的成员,这是一项跨学科的努力,旨在解决构建住宅所需的基本技术、设计和社会挑战,这种住宅可以提高居民的生活质量或帮助他们在衰老过程中保持独立性。
机器人有望在“感知住宅”中发挥关键作用,尽管目前尚不清楚具体作用是什么。 罗杰斯说:“到目前为止,我们对亚特兰大地区的老年人进行了一项调查,他们对在家中环境中拥有机器人持相当开放的态度。” “我们将着眼于确定65岁以上的老年人愿意在家中完成哪些任务,然后查理的团队将对他们的PR2进行编程以执行这些任务。 春季,我们将把我们的PR2移至感知住宅,并带老年人到那里,让他们有机会在该家庭环境中与机器人互动。”
佐治亚理工学院绝不是第一个设想机器人在照顾老年人方面发挥关键作用的机构——法国的Robosoft、佐治亚州科尼尔斯的GeckoSystems和其他公司已经拥有旨在帮助老年人更好地与外界沟通的原型设备。 医疗保健机器人实验室的工作可能还处于早期开发阶段,但其对GATSBII的开放式、社区式方法(更不用说它的手臂,Robosoft或GeckoSystems都没有)有望比任何一个孤立工作的团队更快、更高水平地推进家庭机器人技术。