大胆的机器人专家!远程操控机器人抄起直剃刀上脸

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2020年8月5日 09时47分

原作者:Evan Ackerman

文章来源:IEEE Spectrum

编译:沈永强

 

大胆的机器人专家!远程操控机器人抄起直剃刀上脸插图

图源:约翰·皮特·惠特尼/东北大学

 

温馨提示:危险动作请勿模仿

 

机器人专家约翰·皮特·惠特尼(John Peter Whitney)冒着巨大风险亲自测试这款先进的机器人设备。这款设备由流体驱动器驱动,通过装有水的管道将力进行传递(如上图所示,末端连接着一把直剃刀)

 

机器人专家们喜欢钻研那些棘手的问题。例如由美国国防部高等研究计划署(DARPA)举办的DRC和SubT之类的挑战赛就大大促进了机器人技术的进步。

 

但是并非所有的机器人技术难题都需要靠研究计划署的大量资金支持来解决——有时候难点可能是一些非常具体的、对于机器人来说很难做到的动作,但是对于那些受过中等训练的人类来说却又很轻松,例如接球、将钉子插进孔中,或者直接用直剃刀给人刮脸。

 

机器人专家约翰·皮特·惠特尼认为如何让机器人用直剃刀剃须就是这样一个值得解决的难点。

 

我们是2014年在芝加哥IROS上与他初次见面,那时候他还在迪士尼研究院工作,当时他推出了一套简洁的流体驱动器系统。那套系统使用装有流体(例如空气或水)的管子高效地将力从初级机器人传导至次级机器人上,其中传导方式的效率也取决于流体的可压缩性,以保证具有顺应性和高保真的力反馈。

 

大胆的机器人专家!远程操控机器人抄起直剃刀上脸插图(1)

大胆的机器人专家!远程操控机器人抄起直剃刀上脸插图(2)

图:当理发师遇上机器人。波士顿的理发师杰西·卡贝奇(Jesse Cabbage)正在仔细观察约翰·皮特·惠特尼(John Peter Whitney)制造的机器。在对惠特尼实际上脸测试之前,他们先在他的手臂上迅速地练习了一下。

 

惠特尼目前就职于波士顿东北大学。最近,他在RSS研讨会上发表了题为“Reacting to Contact”的演讲,在演讲中他提出,用直剃刀剃须在机器人技术中是一个很有趣且很有研究价值的问题,它不仅很有难度,而且对机器人性能与可靠性有着极高要求。

 

现在,这把直剃刀看起来像是一把安全剃刀,但是保护部件被移除了,也因此大大降低了使用时的安全性。但这对于那些担心安全性的人来说显然并不理想,因为剃刀会紧紧地贴在动脉之类的地方,作为供应大脑全部血液的器官,动脉可是大多数人最不想让刀片靠近的部位之一了,但是这并没能阻止惠特尼让机器人在当中传导理发师的动作来给他剃须。

 

这并不是机器人在自动操作剃须刀(惠特尼还没疯到那种程度),但这也是朝着自动操作这一方向迈出的重要一步,并且也需要这套硬件具有很高的可靠性。也许这么说可能不太合适,但是请放心,惠特尼从测试中活了下来,而且活到了回答我们问题的时候。

 

在采访中,如果你觉得惠特尼有点紧张,那是因为他的的确确心里很紧张。他告诉我们:“这还是我第一次被别人,或者说被别的东西用直剃刀来刮胡子。”不过所幸是由专业理发师来进行指导,这给他心里多少有些安慰。

 

惠特尼说:“那种缺乏触感和控制的感觉让我很不安。”来自马塞诸塞州萨默维尔Dentes理发店的杰西·卡贝奇对这个设备也感觉很惊讶,因为他感觉到从剃须刀传递来的触感非常好。

 

“这就是我们决定制作此视频的原因之一。”惠特尼说道,“我没法向人们展示我对它的感觉,因此我们下一步最好就是去展示一个更精细的任务,不论是从经验或者直觉的角度,都能让观众更清楚地明白这套系统的成功离不开它的属性。”

 

至于得到什么时候惠特尼才可以舒舒服服地享受一下让机器人自己给他剃须,而不需要别人在旁边指导呢?这个问题就像机器人技术中的大多数难题一样,尚还需要大量的工作。惠特尼解释说:“这要分为两个部分来看,第一个是组件本身(软件、电子组件等等)的容错能力,第二个是感知和规划算法的质量。”

 

他举了自动驾驶汽车为例来进行比较,后者有着同样(或者更大)的风险:“要想学习如何去感知、解译和适应,我们需要高保真的问题模型和大量数据和经验。但是在剃须这个案例中,这两者我们都极度缺乏!”

 

他继续类推道:“我认为这是一个自然而然的过程。就像自动驾驶汽车一样,最开始是在封闭的道路上用玩具车进行自动驾驶,后来逐渐发展成载有乘客的真车。在机器人操纵方面,目前我们正处于逐渐退出‘玩具车’的阶段,因此我认为去钻研这些很有价值的难题对于推动技术进步是很好的。”

 

最终目标要比建造直剃刀剃须机器人要笼统的多。这套特定的硬件系统实际上是探索MRT兼容的远程穿刺活检的测试平台。

 

当然了,这个难题研究的最终目标要比建造一个直剃刀剃须机器人要笼统的多。这是一个包含许多子目标的挑战,这些目标都会使得机器人技术受益良多。

 

惠特尼目前正在开发的这套特定的硬件系统实际上是探索与MRI兼容的远程穿刺活检的测试平台。他和他的学生们正在与波士顿的布莱根妇女医院合作,以使得这项技术适用于前列腺活检和消融手术。他们还在探索如何将精细的触感来用作映射环境并进行定位,尤其是在视觉受阻的情况下。

 

惠特尼说:“这些特征和行为对于那些在精细且高不确定性的环境中进行交互的应用来说十分有用。例如医疗机器人、辅助康复机器人、外骨骼以及精细任务的共享远程操作。”

 

 

本文系古月居编译作品,如需转载请注明出处

 

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