張文韜/編譯

DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

張文韜/編譯

參加DRC挑戰(zhàn)賽的機(jī)器人選手必須具備關(guān)掉水閥等能力，這是處理工業(yè)事故中的關(guān)鍵所在

挑戰(zhàn)賽呼喚智能機(jī)器人

●今年6月，各種靈巧敏捷的機(jī)器人將參加由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DAPPA）舉辦的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽（DRC）決賽，為競(jìng)爭(zhēng)高達(dá)200萬(wàn)美元的一等獎(jiǎng)而展開(kāi)角逐。

如果你推一下SAFFiR人型機(jī)器人，它會(huì)迅速作出反應(yīng)，即通過(guò)步伐移動(dòng)來(lái)保持身體平衡；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)頭部對(duì)四周環(huán)境掃描，SAFFiR甚至可以在不平坦的地形中行走，包括接受指令完成抓拿物體等舉動(dòng)。

SAFFiR是一款由弗吉尼亞理工大學(xué)研制的消防機(jī)器人，6月將參加由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）舉辦的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽（DRC）決賽。DRC是一項(xiàng)旨在改善機(jī)器人移動(dòng)性、自主性和響應(yīng)人類(lèi)指令等能力的賽事。今年3月5日，DARPA宣布了25名機(jī)器人選手入圍6月舉行的決賽，以角逐金額為200萬(wàn)美元的一等獎(jiǎng)。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)挑戰(zhàn)賽的DARPA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人吉爾·普拉特（Gill Pratt）指出，如今最先進(jìn)的機(jī)器人可以根據(jù)預(yù)設(shè)指令或通過(guò)遠(yuǎn)程操控適應(yīng)工廠等一些常見(jiàn)環(huán)境。但是，人們還需要更聰明靈巧的機(jī)器人來(lái)處理一些突發(fā)事件。比如2011年日本福島核電站泄漏時(shí)，環(huán)境非常危險(xiǎn)，無(wú)法派人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)清理核污染。而現(xiàn)有的清理機(jī)器人行動(dòng)遲緩而笨拙，只能用于勘查事故現(xiàn)場(chǎng)的受損情況或處理一些簡(jiǎn)單的工作。

DARPA之所以設(shè)立這項(xiàng)挑戰(zhàn)賽，其目的是加快推進(jìn)機(jī)器人的研發(fā)進(jìn)度，希望機(jī)器人在未來(lái)的災(zāi)害中發(fā)揮更大作用。自2012年創(chuàng)辦以來(lái)，DARPA已經(jīng)舉辦了多次DRC賽事。

要想在DRC中獲勝，其關(guān)鍵在于檢驗(yàn)機(jī)器人獨(dú)立完成任務(wù)的能力，諸如自主判斷把腳抬升多高才能邁上一級(jí)臺(tái)階，或者在惡劣環(huán)境中追蹤目標(biāo)對(duì)象的位置。如在2013年12月舉辦的DRC，要求機(jī)器人必須完成關(guān)水閥、爬樓梯及在蜿蜒的高速路上快速行走等技能。在馬薩諸塞大學(xué)盧維爾分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家霍利·揚(yáng)科（Holly Yanco）看來(lái)，機(jī)器人自主性越大，表現(xiàn)就越好；人類(lèi)操控的環(huán)節(jié)越少，機(jī)器人的運(yùn)行速度就更快、也更容易排除故障。揚(yáng)科負(fù)責(zé)DRC的比賽結(jié)果分析。

在今年的決賽中，機(jī)器人面臨的挑戰(zhàn)是：比賽時(shí)間有限、沒(méi)有外部電源，有時(shí)甚至不能與操作者交流，完全是模擬各種錯(cuò)綜復(fù)雜真實(shí)災(zāi)難的場(chǎng)景。DARPA希望參賽團(tuán)隊(duì)能設(shè)計(jì)出更優(yōu)的解決方案，以提高機(jī)器人自主確定現(xiàn)場(chǎng)狀況和采取行動(dòng)的能力?！澳茉谶@個(gè)級(jí)別獲得成功，將是了不起的成就。”普拉特評(píng)價(jià)說(shuō)。

亞特蘭大佐治亞州理工學(xué)院的機(jī)器人學(xué)教授亨里克·克里斯坦森（Henrik Christensen）指出，機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越擅長(zhǎng)借助傳感器進(jìn)行測(cè)距和移動(dòng)。比如，SAFFiR身上的遠(yuǎn)程傳感器能測(cè)量力和身體位置（這是機(jī)器人找到重心的因素之一），包括用攝像機(jī)和軟件測(cè)量距離和潛在障礙物；又如，由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的CHIMP機(jī)器人，能靈巧變換形態(tài)，既可以像車(chē)輛一樣用四個(gè)履帶輪行進(jìn)，也可以?xún)赏日玖⑴琅_(tái)階或使用各種工具。

但是，這些機(jī)器“并不善于判斷，比如判斷一個(gè)物體是鉆孔機(jī)還是茶杯，或自主找出與任務(wù)相關(guān)的事物，”克里斯坦森說(shuō)，“這些事太難了，還是人類(lèi)比較擅長(zhǎng)。”

圖為日本沙夫特公司開(kāi)發(fā)的機(jī)器人在2013年的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽上

更注重人與技術(shù)的協(xié)作

在研制過(guò)程中，有些團(tuán)隊(duì)試圖將機(jī)器人“看到”的一切轉(zhuǎn)換成操控者能輕松理解的內(nèi)容。托德·丹科（Todd Danko）解釋說(shuō)，他們的目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)高效的人-機(jī)團(tuán)隊(duì)。比如兩個(gè)人組成一個(gè)小組，一個(gè)負(fù)責(zé)指揮，另一個(gè)負(fù)責(zé)行動(dòng)。丹科領(lǐng)導(dǎo)的DRC參賽團(tuán)隊(duì)代表著美國(guó)國(guó)防設(shè)備承包商洛克希德·馬丁公司。揚(yáng)科指出，事實(shí)上，人-機(jī)交互平臺(tái)設(shè)計(jì)得好的團(tuán)隊(duì)更容易完成比賽任務(wù)。

“我認(rèn)為DRC的主要目的是讓人們意識(shí)到人和機(jī)器人之間‘共同自治’的重要性，”谷歌公司的機(jī)器人專(zhuān)家詹姆士·庫(kù)夫納（James Kuffner）說(shuō)，“這意味著必須考慮人該做什么，機(jī)器人又該做什么，以及其過(guò)程如何與機(jī)器人溝通?！?/p>

本世紀(jì)頭十年中期，DARPA發(fā)起的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽注于自動(dòng)運(yùn)輸工具，試圖在伊拉克和阿富汗布滿(mǎn)炸彈的街道上用機(jī)器人取代傳令官。然而，這一賽事促發(fā)了谷歌等公司對(duì)包括無(wú)人汽車(chē)在內(nèi)的無(wú)人駕駛技術(shù)的研究興趣。

最近幾年,美國(guó)國(guó)防部建議軍方改變研究策略，從專(zhuān)注于自動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到更注重人和技術(shù)之間的協(xié)作。與自動(dòng)卡車(chē)和無(wú)人駕駛飛機(jī)不同，為競(jìng)賽而設(shè)計(jì)的機(jī)器人將可以幫助人類(lèi)完成困難的工作，而不僅僅是取代人的工作。

[資料來(lái)源：Nature][責(zé)任編輯：則鳴]