一臺機(jī)器人緩慢而小心翼翼地移動著，在一堆煤渣塊上摸索前進(jìn)。它那黑色管狀的四肢，每次試探性地邁出一步，通常都要經(jīng)過深思熟慮。每一次彎腰和扭動都會動用數(shù)量異于常人的膝蓋和肘部。盡管它每一次只舉起一條腿，但它的四肢仍可以穩(wěn)定地協(xié)同配合，移動它那無頭的浴盆狀的白色身軀，直到最終爬上煤堆，再走下來去迎接下一個挑戰(zhàn)。

“慢意味著穩(wěn)，穩(wěn)意味著快。”美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）機(jī)器人團(tuán)隊負(fù)責(zé)人布雷特·肯尼迪（Brett Kennedy）說。該團(tuán)隊曾為2015 年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）機(jī)器人挑戰(zhàn)賽建造了猿形機(jī)器人RoboSimian。該挑戰(zhàn)賽旨在甄選出能夠執(zhí)行對救援人員來說過于危險的救災(zāi)應(yīng)援行動的機(jī)器人?！凹僭O(shè)你處在一個不會犯錯的環(huán)境中”，Brett Kennedy 說，“小心謹(jǐn)慎，絕不出錯，這樣我們就可以更快地執(zhí)行整個行動任務(wù)。”

其他一些參賽機(jī)器人，尤其是兩條腿的機(jī)器人，紛紛跌倒又掙扎著站起來，而RoboSimian 卻始終穩(wěn)如泰山。RoboSimian 的后軀及腳踝上裝有4 個輪子；當(dāng)它未挺直身體并向前滾動時，它也至少有3 條腿用于穩(wěn)固身驅(qū)?！拔覀儧]有給RoboSimian 設(shè)計跌倒后站立起來的能力，是因為我們設(shè)想不出在哪種情況下它會跌倒。”Brett Kennedy 說。在加利福尼亞州波莫納市舉行的決賽中，RoboSimian 一如既往，從容不迫。它駕駛著一輛車，然后抓住車架跳下車，在瓦礫中清理出一條道路來，隨后在干砌墻上鑿孔，打開幾扇門再穿過去。此外，它還要完成其他挑戰(zhàn)。

在美國國防部高級研究計劃局（DARPA）機(jī)器人挑戰(zhàn)賽上，噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）的工程師們建造的機(jī)器人RoboSimian參與角逐。在比賽現(xiàn)場，它必須完成一系列任務(wù)，例如，在瓦礫中清理出一條道路、穿過一堆煤渣塊，以及駕駛汽車。甚至在決賽前，整臺RoboSimian機(jī)器人就已經(jīng)具備了獲取一攬子許可的條件

RoboSimian背后的許多技術(shù)和專業(yè)知識都源于噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）在建造機(jī)器人方面的歷史積累，例如，他們?yōu)樾行沁\(yùn)行設(shè)計的各式各樣的有肢輪式運(yùn)貨機(jī)器人ATHLETE

RoboSimian 是一臺能在監(jiān)督下自主運(yùn)行的機(jī)器人。例如，當(dāng)它在操作人員的幫助下找到一扇門，再辨認(rèn)出門把手時，它自己會想辦法轉(zhuǎn)動把手，然后推開或拉開門?！安僮魅藛T從來沒打算告訴機(jī)器人去移動哪個關(guān)節(jié)?！盉rett Kennedy 說，“這基本上就是個數(shù)學(xué)問題，機(jī)器人在這方面可比人類更擅長?！贝送?，一個操作員也沒辦法同時操控這么多的關(guān)節(jié)。RoboSimian的四肢各有7 個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)均采用球窩關(guān)節(jié)，這也給制造和控制帶來了難度：在三維空間的6 個自由度中，每一個都需要設(shè)置一個鉸鏈或樞軸關(guān)節(jié)，再加上一個額外的關(guān)節(jié)，這樣才能確保手臂活動到不同位置時手的位置保持不變。驅(qū)動關(guān)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括制動器，其可以讓RoboSimian 長久保持幾種笨拙的姿勢，幫它變得更“有耐心”；也就是說，當(dāng)機(jī)器人需要等待操作員作出決策時，它可以在低功率下保持一種姿勢。同時，每個關(guān)節(jié)的扭矩和一輛F-150 皮卡的扭矩相同?！斑@是一個可以做引體向上的機(jī)器人?！盉rett Kennedy 說，同時他還介紹，RoboSimian 可以用一根手指將自己吊起來。

雖然RoboSimian 沒有頭部，但設(shè)計人員在其軀干的一端安裝了3 臺立體攝像機(jī)，這讓它看起來擁有了一張面孔。在攝像機(jī)的上方，1 臺激光雷達(dá)設(shè)備不停旋轉(zhuǎn)，下方還裝有另外2 臺立體攝像機(jī)，兩側(cè)各1 臺，使其能夠環(huán)顧四周。激光雷達(dá)利用反射的激光信號來映射周圍的空間，雖然精度高，但產(chǎn)生的圖像不完整；而立體攝像機(jī)則相反，它拍攝的三維圖像完整，但精度不高。將兩種技術(shù)結(jié)合起來，RoboSimian 不僅被賦予了精確的視覺，還實現(xiàn)了自主導(dǎo)航。對于噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）的工程師們來說，這已不是什么新鮮事了，早在20 世紀(jì)90 年代，他們就為火星漫游車開發(fā)了這種視覺感知系統(tǒng)。事實上，RoboSimian 的大部分技術(shù)都是對噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）早期機(jī)器人功能的擴(kuò)展和更新，例如，在 20 世紀(jì)90 年代末和21 世紀(jì)初為空間站的建設(shè)與維護(hù)而建造的六肢機(jī)器人LEMUR，以及不久后為行星運(yùn)行建造的有肢輪式貨運(yùn)機(jī)器人ATHLETE。

當(dāng)然，這并不是說建造RoboSimian 是件輕松的事情?！霸谒砩?，肯定發(fā)生過很多硬件錯誤?！?Brett Kennedy 說。例如，試圖將執(zhí)行機(jī)構(gòu)與插入其中的編碼器和在旁旋轉(zhuǎn)的電機(jī)集成到一起時，可能就會發(fā)生一些意外的情況，這就需要對軟件進(jìn)行修改。商用件通常都沒有按照其本來的設(shè)計能力來使用。“將這些系統(tǒng)集成到一起，這本身就是一項巨大的挑戰(zhàn)?！弊罱K，RoboSimian 在23 個參賽機(jī)器人中排名第五。

Motiv Robotics公司的機(jī)器人RoboMantis是基于該公司獲得的噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）授權(quán)的機(jī)器人RoboSimian技術(shù)而制造的，但該公司對大部分系統(tǒng)、組件及軟件都進(jìn)行了更新。RoboMantis有4條腿，下面裝有輪子，它的1條或2條手臂可以使用各種工具，用于在一些區(qū)域開展對人類來說比較危險的工作

甚至在決賽前，管理噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）的加州理工學(xué)院就使整臺機(jī)器人具備了獲得一攬子許可證的條件。這個想法對重新設(shè)計RoboSimian 的被許可方并非必要，但對開發(fā)新的機(jī)器人技術(shù)卻是有必要的。這是因為，RoboSimian 采用模塊化設(shè)計建造，這使得零件和系統(tǒng)可以重新排列布置。例如，噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）隨后開發(fā)了半人形機(jī)器人SURROGATE，它可以將其中一條肢體用作脊柱，以實現(xiàn)靈活性。最初的機(jī)器人還配備了其它技術(shù)和一系列解決方案——執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、簡化的接口，它們都可以改換用途?！癛oboSimian就是一整套的技術(shù)?！盉rett Kennedy 說。

位于加利福尼亞州帕薩迪納市（距噴氣推進(jìn)實驗室不遠(yuǎn)）的機(jī)器人公司Motiv Space Systems 對這項技術(shù)申請并獲得了正式授權(quán)，并成立了子公司MotivRobotics 公司。盡管該公司也曾向杜克大學(xué)出售過RoboSimian 的精確復(fù)制品，但公司的工程師，包括在噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）研究過RoboSimian 技術(shù)的2 名工程師，以及在噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）和約翰遜航天中心（Johnson Space Center）均開展過機(jī)器人研究的2 名工程師，都更加傾向于將RoboSimian視為研發(fā)下一代機(jī)器人的起點(diǎn)。經(jīng)過多年的研究和開發(fā)，新款機(jī)器人，即另外研發(fā)的五肢或六肢機(jī)器人RoboMantis 于2018 年1 月在國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會（CES）上亮相。

“RoboSimian 研制的初衷是開展災(zāi)難救援，以及在危險區(qū)域開展工作。RoboMantis 基本上就是RoboSimian 的升級 版本。”Motiv Space Systems 公司總裁兼首席執(zhí)行官克里斯·塞耶（Chris Thayer）說。他說，機(jī)器人主要部分仍然延續(xù)了下來，例如，穩(wěn)定性、模塊化設(shè)計，以及類似的行走能力、立體攝像機(jī)和激光雷達(dá)傳感器等，但里面的設(shè)計卻大相徑庭。最明顯的區(qū)別是，RoboSimian 需要依靠四肢進(jìn)行行走，并用其中的前肢開展工作。而RoboMantis在穩(wěn)定性方面則更勝一籌，其4 條腿專門用于行走，每條腿上都有一個輪子；根據(jù)型號的不同，其另外裝有1 條或2 條手臂，用于完成實際工作。

新型機(jī)器人也進(jìn)行了全面升級。Motiv Robotics 公司在開源機(jī)器人操作系統(tǒng)上創(chuàng)建了全新的軟件，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的計算能力，并公開可用。RoboMantis 保留了RoboSimian 的模塊化設(shè)計，但設(shè)計團(tuán)隊讓模塊之間的接口能夠更快、更便捷地組裝在一起。公司設(shè)計了自己的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動機(jī)器人的關(guān)節(jié)，還設(shè)計了更高的扭矩，其設(shè)計也主要基于Motiv Robotics 公司為火星漫游車建造的四肢。

機(jī)器人的電力系統(tǒng)也進(jìn)行了全面改版，這是因為RoboSimian 經(jīng)歷過一次危險的爆炸，始作俑者就是鋰離子電池發(fā)生了熱擊穿。RoboMantis 仍然使用鋰離子電池，但電池都是現(xiàn)成的軍用型號。不僅如此，RoboMantis 還使用了同前一版本類似的激光雷達(dá)和立體攝像機(jī)視覺系統(tǒng)，不過，Chris Thayer 說這都得益于立體視覺系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步。他說，事實上，RoboMantis 利用了自其創(chuàng)建以來的所有技術(shù)升級的優(yōu)勢?！凹夹g(shù)更新非常重要。因此，我們每年都會取得新的突破。”

Motiv Robotics 公司運(yùn)營副總裁布雷特·林登費(fèi)爾德（Brett Lindenfeld）說，雖然RoboMantis 是一次系統(tǒng)升級，但它還是主要依賴于噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）的研發(fā)成果?！霸跊]有外部融資的情況下，一切從零開始是不現(xiàn)實的，所以，利用NASA 的投資也是合情合理的?！彼f道?！岸嗄陙恚麄?yōu)榇送度肓藬?shù)百萬美元，并證明了這種配置的實用性。我們站在JPL 研發(fā)成果的肩膀上，讓它的作用得以充分發(fā)揮。”

新型機(jī)器人的第一個客戶是羅格斯大學(xué)。2018 年初，該大學(xué)收到了1 臺五肢機(jī)器人RoboMantis。但是，Motiv Robotics 公司的目標(biāo)客戶是在危險環(huán)境作業(yè)的公司或組織——從救災(zāi)到石油天然氣行業(yè)，在那里，機(jī)器人可以代替人類工作。Brett Lindenfeld 舉例說，例如，要清潔1 臺大型化學(xué)容器的內(nèi)部，現(xiàn)在工人都是穿著防護(hù)服進(jìn)去。“或者你也可以把機(jī)器人送進(jìn)去，RoboMantis可以像掃地機(jī)器人Roomba一樣工作?！盉rett Lindenfeld 說，公司的工程師們正在根據(jù)他們從潛在用戶那里收集到的需求信息，為機(jī)器人手臂開發(fā)電動清洗附件等工具?！?/p>

RoboSimian 研制初衷是開展災(zāi)難救援，以及在危險區(qū)域開展工作。RoboMantis 基本上就是RoboSimian 的升級版本?！?/p>

——克里斯·塞耶，Motiv Space Systems

另外，產(chǎn)品還可能應(yīng)用到諸如拆彈等軍事領(lǐng)域。Chris Thayer 說，他希望看到RoboMantis 應(yīng)用到化工廠、發(fā)電廠、油田、地下作業(yè)及其他工業(yè)環(huán)境。自RoboMantis 首次亮相以來，他說，“我們很快就發(fā)現(xiàn)，這種機(jī)器人引起了人們的廣泛興趣，而且還了解到人們想用它來做什么?！彼赋觯疽部赡軙罱K出售部分技術(shù)。例如，軍方表示對機(jī)械手臂感興趣，而其他一些人主要對電力系統(tǒng)感興趣?！拔覀儠蚩蛻粽故菊桩a(chǎn)品，或許他們正好就需要其中的幾項功能技術(shù)。”他說道。但是，公司的主要目標(biāo)還是提供工業(yè)用的成套機(jī)器人?！拔覀儺?dāng)然希望成為眾多不同領(lǐng)域移動機(jī)器人的標(biāo)桿平臺?！?Chris Thayer 說，“我們希望提供幾十臺甚至幾百臺這樣的機(jī)器人，我認(rèn)為這種可能性當(dāng)然是存在的?！?/p>

Brett Kennedy 說，他在噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）的團(tuán)隊很高興看到新款機(jī)器人走向世界?！拔覀冄兄茩C(jī)器人的歷史雖然很長，但我們在推動技術(shù)的商業(yè)化和實際應(yīng)用方面尚未投入太多的精力?！彼f?！拔覀兿Ｍ軌蛳蚱髽I(yè)提供這項技術(shù)，讓我們以另一種方式為國家建設(shè)服務(wù)?！?/p>