国际机器人研究基金会主席：机器人可进行规划总结 —— 文章正文2016-10-24

      10月21日消息，2016世界机器人论坛今日开始举行，大会邀请国内外机器人领域知名学者、专家围绕“共创共享共赢，开启智能时代”这一主题进行交流研讨。国际机器人研究基金会主席、美国斯坦福大学教授Oussama Khatib以《海洋一号：化身为海底探险家的机器人》为题发言，他表示，现在机器人对于某些材料，或者某些在地方做的事情可以进行规划总结，遇到一些错误的时候机器人仍然会做一些重复的事情，仍需不断地通过反馈机制进行改善。

　　以下为演讲实录：

　　能够回到世界机器人大会我感到非常高兴，这次大会让我们再次相聚，今天我想和大家介绍一下我们海洋一号去年4月份在地中海进行海底探险的工作情况。

　　La Lunel是月亮的意思，我想和大家谈一谈到达海底对人类来说到底有什么困难，机器人是如何帮助我们解决这个问题的。这是过去法国在十七世纪一艘船的名字，当时能够开到法国海岸南部二十英里的地方。这个船是从北非开回来的，距离法国南部海岸二十英里的地方沉没了。这艘船长度九十多米，沉的地方也是非常深的，想要人进到那个地方就必须对人进行很好的保护，要把人放到这种水下服当中，而且需要机械臂才能把人送到那个地方，因为人在这么深的地方根本没办法活动。我们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，水中有很多珍宝、珊瑚和其它的东西可以探索。我们也有很多近海的平台和管道都可以在水下搭建，大多数的水下机器人都是用来导航或者观测水下的物体，我们只能在水上通过机器人看水下的东西。现在我们想解决的问题就是如何能够进入到水下，并且在水下进行操作，这就需要我们有很好的操控技术。海洋一号其实就是怀着这样一个想法开始进行实验的，也就是在水里进行很好的操作。这种机器人是非常特殊的，你不仅可以操控它，甚至还有很多传感器在上面。设计它的概念就是希望能够通过这种传感式的交互实现操控，也就是说当机器人触摸什么东西的时候，你在船上也能够感受到它，因为我们有这种触感的能力，一方面能够看到水下的景色，并且也能够实现多手的操作。我们大学和Micro Robotics一起合作，已经完成了这个机器人的组装，现在进入到了测试阶段。这里涉及到很多的传感器，包括悬浮臂等等，这是我们在斯坦福大学做测试的一张图。

　　我们在地中海这个地区也面临着很多的挑战，如果要在水下探索的话就像在地下采矿一样，因为这也是一个非常危险的地方。比如在水下我们是否能够做一些在地下采矿或者高海拔的地方做同样的事情？虽然可以做，但是需要一些很好的机器人技术。现在我们希望将机器人在移动方面做得更好，这个方面我们做的还是比较好的，这些机器人可以在陆地行走、可以在水下移动，也希望能够加上良好的移动性和操控性，打造出来这样一个好的产品。

　　这是“Ashmo”，也是一个非常好的机器人，它能够做很多的动作，也能够很好地和环境进行互动。要想做到这些事情，我们需要很多的传感设备，其实机器人已经有能力做很多事情了，但是现在我们仍然没有能够对机器编程方面做到最好，那么这些事情到底需要做多少编程工作？如果我们把原有的任务做一些微小的修改，那么很多东西都需要重写。现在我们用的技术仍然是原来编程工业机器人的那些东西，为什么一个小孩就能够做很多事情呢？因为小孩有很多的技能，人类的这些技能其实是非常伟大的，因为机器人编程本身没有问题，我们可以让它在制造工厂和生产线之前做重复的事情，这个是没有问题的，这些东西我们不用重新编程。现在我们要让机器人进入非常具有挑战性的环境当中，所以要对机器人进行编程，让它们进行实时的反应来应对这么高挑战的环境其实是非常困难的。因为机器人需要人，人也需要机器人，这种触感式的接触和互动也就意味着当机器人遇到问题的时候人类能够做出反应，我们当然也需要对这种触感进行模拟，所以对触感传过来的信息也应当进行处理，也就意味着人的感知能力要传输到机器人当中。

　　这些技能再次改变了我们对机器人编程的方式，过去机器人有些固定的运行轨迹，有些时候对运行轨迹是没有任何规划的。这里首先要能够识别出这个东西，然后进行一些非常复杂的操作，运行轨迹也不是固定的，甚至还要能够感知得到重量，并且对这个重量做出一些反馈，这样的话才能完成一些任务，并且也希望机器人从人类机能当中学习到一些东西，这些都是通过观察机器人的行为让机器人做相关的东西。现在机器人对于某些材料，或者某些在地方做的事情可以进行规划总结，遇到一些错误的时候机器人仍然会做一些重复的事情，我们还是不断地通过反馈机制进行改善。有的时候我们还需要和机器人进行实际的互动，这个还是刚才提到的机器人Ashmo，这个是我们训练让它躲开前面的东西，不要碰到人类的手。某些情况我们是需要一些人工工作的，因为这些地方都是非常危险的环境。现在我们关注的更多的是室内的、屏蔽的环境，到了比较复杂的环境当中我们做的事情不多。我们也要充分利用这些环境本身，一旦机器人和外界有接触就会面临一些反向力，包括地面如果是斜的话情况又会不一样，也会使得机器人的反应发生变化。如果可以和所有的接触力量处理好的话就可以实现爬行，但这是非常复杂的，所以我们需要开发好的模型来控制它。

　　我们也可以让机器人使用一些人类使用的工具，比如机器人可以加上一些拐杖来行走，这样的话就可以延伸机器人的支撑，并且可以在一些环境之下进行操作。当然，这同样也是需要它在各个接触点上面的力来进行反馈，这个对机器人的性能也有巨大的影响。“海洋一号”设计的是一个一体化的机器人系统，机器人的身子还是很重的，所以当它和外界进行接触的时候我们要保证机器人臂能够很好地反应，大家可以看到这个机器人臂是可以弯曲的。除此之外，这个机器人能够根据任务的情况来调整它的状态，如果需要操纵多个物体的话也需要进行这种反应，比如需要对放大性的物体进行操作。这个对机器人的控制和良好的工作来说是非常重要的，并且也要看它在实际环境当中表现得怎么样。这个最下面涉及到所有的传感器，还有机器人和外界平面的接触，而且机器人必须要能够实时和人类进行互动，人类应该能够随时干预机器人的行为。这是我们的控制界面，包括控制它的导航和动作，也可以结合机器人进行互动。

　　我们把这个机器人在斯坦福大学放到了深度为一米五的水里，机器人可以在里面游行，很多的学生也非常喜欢和机器人一起自拍，他们都在池边看机器人的表现。机器人准备好了之后我们把它运到地中海，之后用这个机器人来做一些水下地质勘探的工作，让机器人潜入水中进行第一次探险。刚下海还是非常困难的，尤其是下到十米，对于机器人来说就已经很困难了，要是下到一百米这个挑战非常大了。刚开始我们是让它下潜到十米，会有一些潜水员和机器人一同下水互动，然后让机器人做一些具体的任务，下到一百米的话就会让机器人单独下去了。实际上我们机器人已经下到了一个船的深度，通过机器人能够看到船的具体的情况。机器人的左臂卡住了，所以我们这个任务只能中止了，因为机器人就没有办法动了。但是因为这个机器人有胳膊有腿可以走，我们通过让它落地，它的胳膊肘进行了拐动，所以就从卡住的地方出来了，然后可以进一步地潜行到另外一个地方继续看这艘名为月球的沉船。

　　这是我们从船上打捞出来的一些东西，放到容器之后把它从水下直接拉起。我们的任务其实就是从这个船当中拾取一些东西，然后放到这个容器当中，之后将容器从水中拉起。这个是我们从船上找到的一些珍宝，很多都是来自于十七世纪的。很多其它的机器人或者操控的设备会很容易打碎这些东西，这是三百五十年前的一个古董，已经在水下待了三百多年，这是三百多年以来第一次有人触摸到它，并且把它带回到水上。因为有洋流的影响，它可能会撞上船，但是一旦下去以后就能够开始自己巡游，所以机器人已经成为了人与人之间的沟通媒介。这个机器人和两个人打交道，一个是船上的指挥者，一个是水里的潜水员，然后就开始做自己的工作了，也会和一个潜水员互动，然后把一个物体放到这个盒子里面。

        这对我们来讲是非常重要的，现在是十五米深，我不知道大家是否真的了解到九十米深的时候是什么样子，海底非常的黑暗，我们把摄像机和照明设备放到里面，现在每下一米我们都感到非常的紧张，不知道我们的机器人在这个深度下面是不是能够存活。我们一直在监测水滴的压力，这是操作室和控制室，可以看到我们船底下的照明灯的情况，现在已经到了八十米，可以看到这个表面有些突起的东西。这个船上有两个大炮，也有多角度的画面，当我们接近这个船的表面的时候就慢慢地告诉我们已经接近了船身。刚才是我们斯坦福的团队，大家可以看到到了海底的时候接近其中一个大炮的炮管，这是机器人自己把自己的手臂从被卡住的地方脱困的过程。很多时候机器人会面临很多的挑战，所以很多时候需要人进行干预，有的时候是自动地去完成，有的时候需要考古学家和专家给机器人提供协助。

　　这里很清楚地显示了到了船面的时候，这个船已经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个盒子里面，然后让这个盒子浮到水面上。可以看到大家都非常的激动，我们感受到了人们的这种激动的心情，让一个机器人深入海底，能够在海底存活，又把这些古代的古董打捞起来，这是我们打开香槟进行庆祝的时候，对于所有为此做出贡献的团队都相互表示祝贺。我们放到当地的博物馆展出了几天，很多的机构都给我们提供了这样一个协助，同时也帮助我们把机器人放到了“月亮”上面，这对我们来讲是一个非常具有挑战性的任务，但也是非常令人激动的工作成果。 新浪科技