柔性机器人时代:从传统到自适应的转变
麻省理工学院(MIT)计算机科学与人工智能实验室主任Daniela Rus和她的学生们曾经遇到了一次不小的挫折。花了三年时间做出来的水下拍照机器人“Amour”(Autonomous Modular Optical Underwater Robot),在新西兰水域的一次测试中一去无回,一同丢失的还有Amour的所有数据。但这群科学家没有一蹶不振。很快,根据做Amour时积累的经验,她们只花了三个月就做出了更加先进的机器人“Fish”,这一次时间的成本缩减为上一次的1/12。更快,现在做一个更加完善的水下机器人,这些专家只需要花几个小时。
更重要的是“Fish”更加柔软(Soft),而柔软在Rus教授看来就意味着机器人的进步。她将机器人时代划分成了两部分,传统机器人时代以及自适应柔性机器人时代,过去60年是传统机器时代,接下来的60年将是自适应柔性机器人时代。所谓柔性机器人的特点是,它们能够根据杨氏模量来计算达到更软、更有弹性的状态。
在接受极客公园独家专访时,Rus认为,这些自适应柔性機構比傳統機構安全、靈敏得多。她边說邊將左小臂绕在右下臂下面,并將左右手相互交叉,“如果這個機械手臂很僵硬的话,只能做很简单的事情。但你看我有大臂,还有小臂,我还有手腕,它非常灵敏,但傳統機械系統無法達成這樣的事。”
她還提到了機械人的兩個時代:“首先,在1961年工業機械出現時,它們可以替代許多工廠中的工作人員,但由於它們體型巨大且笨重,因此被視為與人类分離存在。而第二個觀察點是在設計類似于生物體形狀的人造物品,比如類似於人的手或其他生物結構,這些都是受到自然界啟發.”
因此,让我们重新思考什么样的机械体应该构建,并将这些想法应用于机械体开发。在设计机械体方面,我们以前思维比较僵化,从机械体应该是什么样开始,而不是像现在这样想要创造一种能够帮助人们参与日常生活和工作,而不是危险的大型笨重设备给人们造成威胁。这是一个探索不同的材料、形状和发展方式的问题。在我们的实验室里,我们使用各种材料制作机械系统,不仅仅是塑料,还可以用硅、纸张、纤维甚至食品级材料,以及食物制作微型机构。
与传统机械系统相比,这种新型机构具有哪些优势?它们更加安全,更灵敏。如果这个机构的手臂非常僵硬只能完成简单动作,但是你看我有大臂,小臂还有手腕,是非常灵敏,可以进行复杂动作,如交叉双手或者把右肘弯曲压入左肘之中,而这种能力传统机构无法实现。
正如您所说,现在许多工业中已经广泛应用了这些类型的心智控制设备。但并非都是基于该原则构建,因此对于全面到达这一新的技术革命阶段需要满足哪些条件?Rus认为,我们现在只是处于初期阶段,对此我们还需要开发一些标准化流程来生产身体等组件,因为心智控制设备必须拥有一个合适的大脑和身体,然后通过控制使其执行任务。此外,大脑对身体影响至关重要,同时也需不断改进制造方法以提高效率。此外,该领域还需要更多创新,以解决目前尚未解决的问题。
最后,当谈及如何改变现状时,她强调要持续研发,不断取得进展并攻克问题。她指出,他们正在不断扩展研究人员参与到的项目数量,所以他们已经看到巨大的进步。