今年10月初马斯克发布的人形机器(qì)人赚足了一(yī)波(bō)眼球,不过大家的(de)讨论集中在机(jī)器人长得像不像人(rén),忽(hū)略了(le)一(yī)个人类都拥有但是大部分机器人尚不具(jù)备的能力,那(nà)就是(shì)触觉。
触觉是人类感受世界的接口之一(yī),但生物体的触觉是一套非常复杂的系统。从(cóng)皮肤接(jiē)触到神经细胞把微小的电信号(hào)传递(dì)到大脑,让我(wǒ)们能(néng)够对外(wài)界的温度、力度(dù)、质(zhì)地和(hé)重量等等形(xíng)成感受,是一个(gè)非常复(fù)杂的过程,要让(ràng)机器人来复制触觉(jiào)系统(tǒng)是(shì)一件非常困(kùn)难的事。
既然这么难,为什么(me)机器人一定要带上触觉感(gǎn)知能力呢(ne)?因为有了触觉以(yǐ)后,物流分拣机器人(rén)就可以像人类(lèi)一样抓取类似(sì)鸡蛋这种(zhǒng)易碎的食品;家用服务机器人也能感知(zhī)抓(zhuā)取物品的力度(dù)大小,握手的时候(hòu)还(hái)不会伤到人类。
触(chù)觉机器人还能更好的帮到残障人士(shì)。因(yīn)为今天的机(jī)械假肢大部(bù)分是没有触觉(jiào)的,很难完(wán)成类似于真人一样的触摸动作,拥有触觉的电子(zǐ)皮肤可(kě)以让残障(zhàng)人(rén)士(shì)拥有类似于真人一般的体验感受。
在学术和产(chǎn)业(yè)界,如何让机(jī)器(qì)人(rén)拥有触觉,大(dà)致有两种技术路线(xiàn)。第一种以麻省理工学(xué)院计算(suàn)机科学与(yǔ)人(rén)工(gōng)智能实验室(CSAIL)为(wéi)代表(biǎo),利用AI视觉来模(mó)拟触(chù)觉感(gǎn)知。
麻省(shěng)理工的视觉(jiào)科(kē)学教授 Ted Adelson开发了一(yī)种机(jī)器人(rén)触觉系(xì)统GelSight,已(yǐ)经(jīng)可以实现一(yī)些精确的(de)操(cāo)作,比(bǐ)如把USB插头准确插到电脑接(jiē)口上。GelSight的机(jī)器手(shǒu)表面是(shì)一层柔软的材料,后面有一个高精度的AI视觉摄像(xiàng)头,能(néng)够识别物体的纹理、硬(yìng)度(dù)等信(xìn)息,所以在(zài)抓取鸡蛋的时候(hòu)也(yě)不会(huì)担心(xīn)弄碎。
但这种技术有(yǒu)一定的(de)局限性,比(bǐ)如(rú)无法捕捉快速滑落的物体,还有,光线不好的时(shí)候,AI视觉就(jiù)不是那么有用了。
第二种技术(shù)路线叫(jiào)电子皮肤,也是被更多科学家更(gèng)看好的路(lù)线(xiàn)。简单来说,就(jiù)是模(mó)拟(nǐ)真实皮肤的功(gōng)能(néng),在(zài)物体表(biǎo)面的橡胶(jiāo)材料薄层(céng)里面塞入碳纳米管这(zhè)样的导电(diàn)材料,受到压力后,通过检测(cè)电流的变化,就可以判断受力的大小。
电子皮肤可以让机器人知道是否与人或物(wù)进行了(le)接触,随时调节它们(men)的行(háng)为动作和力量大小。不过电(diàn)子皮(pí)肤依然会面临一些产业化的(de)难题(tí),其中最(zuì)主要的问题有两个:
第一个是最让(ràng)科学家(jiā)头疼的问(wèn)题(tí),就(jiù)是持续(xù)使用会导致磨(mó)损(sǔn),尤其是在抓取硬金属类(lèi)物(wù)品的(de)时候。
斯坦福大学化学工程教授鲍哲南提出(chū)过解决(jué)方案--用3D打印来修(xiū)复。现在触觉机器人(rén)大部分结构都是软体材料(liào),在需要的时候用(yòng)数(shù)字化建模的方式打(dǎ)印出来(lái),就可以常(cháng)年保持更新了。
机器人触觉的第(dì)二个难点就是产业(yè)化。触觉机器人公司SynTouch的副总裁Peter Botticelli提(tí)到,触觉技术从高校(xiào)里出(chū)来(lái)只是第一步,更艰巨的探索(suǒ)是系统集成,也就是怎(zěn)么(me)把一个个传感器、电机、电(diàn)池和摄像头做成一个稳定(dìng)可靠的产(chǎn)品(pǐn)。
人形机器(qì)人(rén)这(zhè)个(gè)领域,因为特斯拉入场,正在(zài)带(dài)领(lǐng)产(chǎn)业界的(de)快速(sù)进化。今天介(jiè)绍的机器人触(chù)觉,未来最大的(de)应(yīng)用之一(yī)很(hěn)可(kě)能(néng)就是人(rén)形机器人。因(yīn)为长得像人的机器人,更容易(yì)让我们觉(jiào)得有亲切感,而一(yī)个(gè)带有触觉系统,能够跟你握手、击(jī)掌、拥抱的人形机器人,会让它们进(jìn)一步(bù)融入到(dào)人类(lèi)的生活中。
这让我(wǒ)想到本田公司在1986年启动的人(rén)形机器人Asimo,投放在医院、养老院(yuàn)等各(gè)种(zhǒng)场景后发现,它很(hěn)难完成基本的看护服务工(gōng)作(zuò),更别(bié)说帮助老人穿衣服这些复杂动(dòng)作(zuò),最后都(dōu)成了(le)养老院里的(de)摆设。
不(bú)过(guò)在今年4月份,英国帝国理工(gōng)学院机器人实验(yàn)室取得了一项突破,公开了机器人帮助(zhù)人体(tǐ)穿(chuān)衣服的技术成果。在这个实验里,协作(zuò)机器人完(wán)成了(le)从衣架上取下(xià)衣服,然后找(zhǎo)到在病床(chuáng)上(shàng)的(de)病人,展开衣服,抬起人体模型的手(shǒu)臂,最(zuì)终完(wán)成穿衣(yī)的一整套服务的闭环。
这些成果令人欣喜,可以想象,在(zài)未(wèi)来,具备触觉能力的机器人能够随(suí)时(shí)感知(zhī)老人的身体状况,除了穿衣(yī)服还(hái)能(néng)够喂(wèi)饭、盖(gài)被子、搀扶老(lǎo)人走路,或者完成日(rì)常里的细微动作(zuò),比(bǐ)如剥香蕉、切水果,在老龄化(huà)的未来社会,他们(men)对于医疗服务领域的帮(bāng)助(zhù)将(jiāng)会不可限量。
不得不说,Asimo的大战略(luè)方向是对(duì)的,奈何想法过于超前于时代了。好(hǎo)在我们现在正处于人工智能快速发(fā)展的(de)阶段,机(jī)器人(rén)触觉技术的进步就是(shì)AI前沿的体现。未(wèi)来(lái)机(jī)器人不再是冷冰冰的外(wài)壳,它们将拥(yōng)有和人类比肩的智(zhì)能(néng)和体能,机器(qì)人成为社会底层操作(zuò)系统的进程就(jiù)会大大加快了。