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像操纵机甲一样控制机器人:MIT“铁甲钢拳”Hermes

05-29 IT文章

如果机器人不够灵活,人类来操纵可以解决问题吗?MIT提出的人形机器人HERMES可以让我们像电影和动漫里操纵机甲一样,自由操纵它来完成各种复杂任务。HERMES比人类更加强壮有力,研究人员希望它可以代替人类去执行搜索和营救任务。在面对极度危险或有毒气体的环境中,操纵者可以通过头戴显示器以第一人称视角进行操作。

或许我们距离造出高达不远了。

像操纵机甲一样控制机器人:MIT“铁甲钢拳”Hermes

人与机器人动作的完美匹配:MIT的João Ramos 身穿一件遥操作“背心”,将自己的身体与机器人HERMES相连,这款双足机器人设计用于灾害应急处置。Ramos 的动作帮助HERMES保持站立。

为什么要设计这种机器人?

突发悲剧为机器人制造敲响警钟:这是很多机器人专家对于福岛第一核电站核泄漏事故的看法,这场事故是由2011 年袭击日本的大地震和海啸造成的。在这场事故中,强烈的辐射导致救援人员无法采取紧急救援措施,如操控压力阀等。

这时候,机器人执行救援任务的优势就凸显出来了,但可惜的是,日本或其他任何国家都没有能力推出此类机器人。因此,这场事故给机器人领域的研究人员敲响了警钟,让他们意识到需要将实验室的技术应用到现实生活中。

自福岛核泄漏事故以来,灾害应对机器人已经取得了重大进展。世界各地的研究团队已经证明,无人陆上车辆能够行驶在废墟瓦砾中,机器蛇能够穿过窄小的缝隙,无人机能够在上空绘制地图。研究人员还发明了人形机器人,它们能够查看受损情况、执行仪表盘检查或急救设备运送等关键任务。

虽然机器人领域取得了一些进展,但构建能够像应急救援人员一样执行动作和决策的机器人仍然是一大挑战。比如,推开一扇笨重的大门、用灭火器灭火以及其他一些简单但费力的工作需要一定程度的协调能力,机器人尚不能做到这些。

像操纵机甲一样控制机器人:MIT“铁甲钢拳”Hermes

为了检验遥操作机器人的方案,MIT的研究人员令HERMES执行一些需要力量的任务,如用灭火器灭火。

是遥操作机器人呀

克服这一局限性的方法是利用遥操作技术—人类操纵者远程控制机器人,帮助它们完成一些自身无法解决的特定任务。

遥操作机器人在工业、航空航天以及水下设施的应用由来已久。最近,研究人员试验了动作捕捉系统,以将人的动作实时转移到仿人机器人身上:人类操纵者挥动手臂,机器人则模仿这一动作。为了获得完全拟真的体验,戴上特殊眼镜的操纵者可以看到机器人通过摄像头看到的情景,同时操纵者还可以通过触觉背心和手套获得触感。

MIT仿生机器人实验室(Biomimetic Robotics Lab)的研究团队正进一步推进人机结合,希望加快实用性应急机器人的开发。得益于美国国防高级研究计划局(DARPA)的支持,该研究团队正构建由两部分组成的遥控操纵系统:一部分是具有灵活和动态行为能力的仿人机器人,另一部分是一种新型的双向人机界面,实现了操纵者和机器人动作的双向传送。

比如,如果机器人踩在杂物上,并开始失去平衡,则操纵者同样感觉到失衡,并本能地避免摔倒。接着,捕捉到的身体反应回传给机器人,帮助它维持平衡。通过这种人机联系,机器人能以操纵者本能的动作技能和瞬时动作保持站立。

这可以说是在机器人内部植入人类大脑。

理想情况下,未来的应急机器人将具有更大的自主性。希望未来某一天,机器人可以独立搜寻火灾建筑物内的受困人员或者进入损坏的工业设施中找到需要关闭的阀门。现在离拥有这种能力的机器人还很遥远,因此对遥操作的兴趣日益增长。

HERMES挥舞着斧头

HERMES挥舞着斧头

使用机器人进行救援时,让人参与其中的原因是灾难场景的不可预测性。在这些混乱的环境中进行导航需要高度的适应性,而当前的人工智能算法还无法做到这一点。

例如,如果机器人遇到了一个门把手,但无法在其数据库中找到与门把手相匹配的解决办法,也就是说它不知道该怎么办,那任务就会失败。如果机器人的手臂被卡住了,但它不知道怎么弄出来,任务还是会失败。而人类,可以轻松应对这些场景。

我们可以随时适应和学习,而且实际上我们每天都在这么干。我们可以识别物体形状的变化,应付可见度低的情况,甚至可以当场发现如何使用新工具。

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