当人形机器人 SAFFiR 受到推搡时,它会本能地移动以保持平衡。SAFFiR 还可以走过不平坦的地形,转动头部扫描周围环境,并在人类操作员的帮助下伸手抓住物体。
SAFFiR 由弗吉尼亚理工大学布莱克斯堡的一个团队建造,是一款消防机器人,也是参加美国国防高级研究计划局 (DARPA) 机器人挑战赛 (DRC) 决赛的原型。该比赛旨在生产具有更高移动性、自主性和对人类指令响应能力的机器人。3 月 5 日,DARPA 将宣布 25 名决赛选手,他们将在 6 月的决赛中争夺 200 万美元的头奖。
DARPA 负责该比赛的的项目经理吉尔·普拉特 (Gill Pratt) 表示,当今最先进的机器人要么在熟悉的工厂车间等环境中遵循预设的指令,要么几乎完全由远程控制。但是,人们需要更精明、更灵活的机器,能够在不太可预测的情况下运行。例如,2011 年日本福岛核泄漏产生的辐射使人们无法安全地处理污染。可以部署用于清理的机器人速度慢且笨拙,只能进行有限的损害调查。
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DARPA 设立这项比赛是为了促进在未来灾难中可能表现更好的机器人的开发,自 2012 年该赛事启动以来,已经举办了几轮比赛。
获胜的关键在于机器人自主完成任务的能力,例如决定将腿抬多高才能爬上台阶,或跟踪其相对于目标物体的位置。在 2013 年 12 月的试验中,机器人必须完成诸如关闭阀门、爬梯子和驾驶汽车通过蜿蜒的赛道等任务。马萨诸塞大学洛厄尔分校的计算机科学家霍莉·延科 (Holly Yanco) 的分析表明,自主性更强的机器人表现更好。当机器人需要较少的人工输入时,速度更快,错误也更容易修复。
在决赛中,机器将在有时限的情况下竞争,没有外部电源,有时甚至无法与操作员通信。这模拟了真实灾难的场景,在这些场景中,连接可能会不稳定。DARPA 希望这种限制将鼓励团队提高机器人自主绘图、规划和行动的能力。“在这个层面上取得成功将是一项巨大的成就,”普拉特说。
佐治亚理工学院亚特兰大分校的机器人学主席亨利克·克里斯滕森 (Henrik Christensen) 表示,机器人已经相当擅长感知和移动。例如,SAFFiR 上的远程传感器会测量力和身体位置(这部分使机器人能够找到其重心);摄像头和软件让它可以监视距离和潜在的障碍物。由宾夕法尼亚州匹兹堡的卡内基梅隆大学的一个团队制造的机器人 CHIMP 可以灵巧地从在四个履带上滚动过渡到用两条腿站立。
但这些机器“不太擅长做出判断,例如判断某物是钻头还是杯子,或者弄清楚哪个与它需要做的事情相关”,克里斯滕森说。“这些事情非常困难,而人类在这方面做得更好。”
劳动分工
一些团队希望更好地将机器人看到的东西转化为人类操作员容易理解的东西。目标是创建一个高效的人机团队,使其“更像拥有两个人,其中一个人指导另一个人”,来自国防承包商洛克希德·马丁公司的 DRC 团队负责人托德·丹科 (Todd Danko) 说。事实上,延科的分析发现,拥有设计更好的人机交互平台的团队在完成比赛任务方面做得更好。
“我认为这次比赛的一个重要部分是它将促使人们接受人类和机器人之间的一种‘共享自主权’,”加利福尼亚州山景城的谷歌机器人专家詹姆斯·库夫纳 (James Kuffner) 说。“这意味着要考虑人类需要做什么,机器人需要做什么,以及如何告诉机器人。”
在 2000 年代中期,DARPA 赞助的机器人比赛侧重于自主运输,其驱动力是将人类信使从伊拉克和阿富汗布满爆炸物的街道上撤走。这些比赛帮助激发了谷歌等公司对无人驾驶汽车的兴趣。
近年来,国防部建议军方改变其处理自主系统的方式,并将重点放在人和技术之间的协作上。与自动驾驶卡车和无人机不同,为当前比赛开发的机器人将是同谋,而不是在帮助人类完成困难工作中的替代品。
本文经许可转载,并于 2015 年 3 月 3 日首次发布。