大白不僅是理想男票，更是理想中的健康服務(wù)機(jī)器人。其實(shí)，“大白”的靈感來自美國卡耐基·梅隆大學(xué)的 Chris Atkeson （克里斯·阿特克森）教授及其所帶領(lǐng)的機(jī)器人研究項(xiàng)目。把大白造出來的熱情一直在喉嚨里，不久前決定和 Chris Atkeson 教授 一起制造“大白機(jī)器人”。

 

　　當(dāng)我們一再提到如何讓大白來到我們生活之中的時(shí)候，除了大白高級人工智能的一面，就像?？松淌谒岬降?，可愛的外形在實(shí)際設(shè)計(jì)中是一大挑戰(zhàn)。不過，他挺著個(gè)軟軟的肚子，就已經(jīng)默默地告訴我們該做什么了，他讓我們看到了另外一個(gè)正在開啟的機(jī)器人領(lǐng)域——軟機(jī)器人技術(shù) (Soft Robotics)。

 

　　大白會是未來商業(yè)機(jī)器人的主力軍么？

 

　　軟機(jī)器人屬于仿生技術(shù)領(lǐng)域，是指由軟部件構(gòu)成的柔韌易彎曲的驅(qū)動體，近年來的發(fā)展包括氣動類和電活性類兩大不同驅(qū)動分類。他們不僅活躍在實(shí)驗(yàn)室里，也是許多企業(yè)科研的大方向之一。

 

　　譬如在人造外骨骼方面，在美國發(fā)展迅速的Ekso Bionics 公司開始把目光轉(zhuǎn)向軟部件。目前該公司所有產(chǎn)品使用的都是傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動，其軍用產(chǎn)品可以幫助士兵負(fù)重，民用產(chǎn)品可以幫助部分患者重新站立和走路，然而任何形式的鋼架結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品都會限制腿部自身的多自由度的活動，造成不舒適感。此外，民用外骨骼的成本昂貴，目前不向個(gè)人出售，而是向某些醫(yī)院和公司特定醫(yī)療點(diǎn)提供。這些不足都有望在使用仿生軟部件后改善。

 

　　做可穿戴步態(tài)分析的BioSensics公司也已經(jīng)開始參與氣動肌肉外骨骼的研究，譬如嬰幼兒的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練。在這一類的健康服務(wù)領(lǐng)域，我們完全可以直接對接科技前沿。

　　（注：圖為電動外骨骼的發(fā)展演變）

 

　　那么問題來了，軟機(jī)器人現(xiàn)在有何發(fā)展，會成為未來商業(yè)機(jī)器人的主力軍嗎？

 

　　大白是個(gè)有輕盈骨架的可充氣機(jī)器人，大白的靈感，出自?？松淌诘膶?shí)驗(yàn)室里的可充氣機(jī)械手臂。這個(gè)機(jī)械手臂可以給癱瘓病人擦拭身體和喂飯，進(jìn)行身體的護(hù)理。值得注意的是，這個(gè)手臂真的好似一個(gè)氣囊，并沒有結(jié)構(gòu)骨架。它的出現(xiàn)顯示出可充氣機(jī)器人實(shí)用性的巨大潛力，在控制技術(shù)下，氣囊也可以變得有大用處。青睞這類機(jī)器人的還有極客初創(chuàng)公司Pneubotics，他們的市場切入點(diǎn)是用于倉庫裝卸的工業(yè)手臂，目標(biāo)是改革工業(yè)自動化中機(jī)器的使用方式。

　　（注：圖為 Pneumatics 公司的氣動倉庫機(jī)器手臂）

 

　　“大白”們不只是暖男

 

　　圓滾滾軟乎乎的外表已經(jīng)成為是大白的獨(dú)家特征。事實(shí)上，除了它表現(xiàn)出的蠢萌的樣子，柔軟的外表還有更重要的使命。

 

　　對比傳統(tǒng)機(jī)器手臂，慣性小了幾十倍

 

　　市場中現(xiàn)有的電機(jī)機(jī)器人手臂依賴齒輪減速，越能負(fù)重的手臂因?yàn)辇X輪組而越笨重。在軟件系統(tǒng)的控制下，他們的動作看起來越發(fā)輕盈。然而硬件系統(tǒng)的組成特點(diǎn)讓他們始終存在安全隱患。氣動機(jī)器人利用氣動肌肉或者氣動原理驅(qū)動，在同等負(fù)重的條件下，氣動機(jī)器人手臂的重量可以比傳統(tǒng)機(jī)器人手臂小幾十倍，做到在失控情況下也不會對人造成傷害，實(shí)現(xiàn)和人長期的近距離接觸。另外，氣囊本身有很強(qiáng)的負(fù)重抗壓功能，這就讓輕盈的大白可以武裝上多種醫(yī)療設(shè)備，比如掃描儀，從而實(shí)現(xiàn)他的各種醫(yī)療服務(wù)本領(lǐng)。

 

　　給可觸摸的多功能皮膚提供平臺

 

　　迪士尼大白形象的創(chuàng)造者唐·霍爾導(dǎo)演說，他尋找的就是能讓人們想要抱抱的機(jī)器人形象。具備豐富的皮膚感覺是成為陪伴照料人們的健康服務(wù)伴侶的必要條件，這種觀點(diǎn)并不夸張。不論是在醫(yī)院、療養(yǎng)院還是家庭環(huán)境，機(jī)器人和它的被照看者必須有合作關(guān)系，人們需要與機(jī)器人有實(shí)體接觸從而得到照顧。

 

　　現(xiàn)有的皮膚技術(shù)在觸覺上有很大發(fā)展，整體皮膚感應(yīng)器的應(yīng)用包括歐洲社交機(jī)器人iCub和日本的嬰兒機(jī)器人CB2。除了觸覺，人造皮膚還應(yīng)有其他功能，我們甚至可以把相機(jī)植入皮膚中。可是有一點(diǎn)，在金屬制皮膚之外再包硅膠的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的重量就會大大增加。利用軟機(jī)器人本身外層柔軟的優(yōu)勢，直接在軟材料上植入傳感器，就可以省去二層皮膚的重量。

 

　　近日，2001 年電影《人工智能》的主角機(jī)器泰迪熊已經(jīng)在蘇格蘭和美國合作醫(yī)院試用，原始的泰迪熊有全身皮膚傳感器。由于小熊除了賣萌，什么都不用干，省下了結(jié)構(gòu)骨架等等笨重的“身體”，屬于“真人出演”?，F(xiàn)在，重新設(shè)計(jì)后在我國生產(chǎn)制造的，使用安卓系統(tǒng)和多種可觸摸傳感器小熊又開始和世人見面。

　　（注：圖為MIT media lab‘s robot care bear Huggable，在醫(yī)院幫助醫(yī)護(hù)人員更好監(jiān)控幼兒患者的身心健康）

 

　　降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和制造成本

 

　　軟機(jī)器人技術(shù)使機(jī)器人復(fù)雜度極大降低，控制和制造技術(shù)成為將軟機(jī)器人推向市場的關(guān)鍵。用人工氣動肌肉驅(qū)動的氣動產(chǎn)品，所用部件數(shù)目少，其主要部件人工肌肉的成本小。對于可充氣型機(jī)器人，譬如 Pneubotics 公司的機(jī)器手臂，其最昂貴的部件是傳感器而不是諧波驅(qū)動電機(jī)，其主體由布質(zhì)材料縫制而成的，氣體從氣動閥門出發(fā)向不同形狀的空腔壓縮空氣，本身沒有價(jià)格高昂的部件，同目前的人民幣幾十萬到上百萬工業(yè)手臂相比，凸顯價(jià)格上的競爭力。該公司創(chuàng)始人說“我受夠了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ獜?fù)雜才好？做可充氣機(jī)器人給了我很多快樂，他們有成為新一代低價(jià)，輕盈，強(qiáng)大而安全的機(jī)器的巨大潛力，我們從零開始做了控制和模擬，我對它的未來充滿信心。” 在輕松的車庫文化氛圍中，他逐步發(fā)現(xiàn)了可充氣機(jī)器人的潛力。

 

　　大白離我們有多遠(yuǎn)？

 

　　要讓大白成為現(xiàn)實(shí)，還有哪些挑戰(zhàn)，我也采訪到了 Chris Atkeson。他表示，目前主要有兩大挑戰(zhàn)：制造身體和制造頭腦。后者涉及到到人工智能，短時(shí)間內(nèi)還不太可能成熟，但已在穩(wěn)步推進(jìn)。而對于制造身體，Chris Atkeson 教授專注于可充氣技術(shù)，讓裝甲和火箭去死吧?？沙錃饧夹g(shù)的應(yīng)用的例子很多，比如在外太空行走中使用的航天服。

 

　　我自己在做類人機(jī)器人自主活動的研究，我所在的 Soft Robotics Lab 正在做康復(fù)治療的氣動肌肉外骨骼等氣動軟機(jī)器人，Personal Robotics Lab在現(xiàn)有的電動機(jī)器手臂上做具體動作的任務(wù)實(shí)現(xiàn)，譬如完成在廚房里使用微波爐等一系列任務(wù)、正確表達(dá)自己的意向、跟人合作完成一項(xiàng)任務(wù)等。這些也都可以直接運(yùn)用到其他形式的機(jī)器人。

 

　　對于大白，一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是能量的蓄存：當(dāng)下的能量大而持久的電池是很笨重的。實(shí)現(xiàn)大白身體的第二大挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)其動作的靈活性。目前我們生活中的可充氣系統(tǒng)，比如氣船和起重裝置，都是硬性的或者只能做簡單的動作。

 

　　即使如此，大白為代表的個(gè)人健康伴侶會逐步被實(shí)現(xiàn)。我們已經(jīng)在使用可穿戴的、能與電腦和手機(jī)聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控裝置，譬如 Fitbit、Jawbone、Fuelband。我們也已經(jīng)有了生理學(xué)上和行為上的評估系統(tǒng)，譬如心速、心電信號、體溫、行走步數(shù)、攀爬步數(shù)、行走路程、燃脂估測、睡眠型態(tài)和質(zhì)量、飲食習(xí)慣以及其他的日?；顒印？纱┐鞯男呐K活動記錄器和強(qiáng)心器，以及像 Heart Check PEN這樣的手持型心臟監(jiān)視器，基本上都是大眾可以享受的商品了。這些類型的設(shè)備會繼續(xù)大幅增長數(shù)目并改良品質(zhì)。

 

　　在不久的將來，我們將會擁有大白的一部分，比如可以協(xié)助進(jìn)食，穿衣，讓不能正常生活的人過得更好的桌面機(jī)器系統(tǒng)，使用現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)的初步版本已經(jīng)存在。當(dāng)我們攻克了機(jī)器人的靈活度和認(rèn)知挑戰(zhàn)，我們將會看到協(xié)助抬舉和運(yùn)送病人的機(jī)器人，譬如日本的 Robear，出現(xiàn)在醫(yī)院和療養(yǎng)院和家庭之中。這樣的機(jī)器人插上電源就能做重體力活。當(dāng)我們攻克了思考、理解、推想上的挑戰(zhàn)，我們會看到更多更多的自主機(jī)器人。

　　耐心讀到這里的，一定都是真愛，說不定都愛大白勝果男票、女票，想要看看真實(shí)的大白長啥樣。這個(gè)嘛～～我們還真不知道，還是奉上大白他爸的照片吧。