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力量最弱却最像人手,这个机器人未来会成为家务好帮手吗?

作者:发布时间:2019-06-18 08:31

加州大学伯克利分校研究人员开发了 蓝 ,一款为人工智能设计的低成本、人类友好型凯发网机器人,能够完成叠衣服之类的日常事务。研究人员希望这款新机器人能加速家用机器人的发展。

这款名为 蓝 的机械臂就像健美运动员的手臂一样粗壮,它的设计初衷是希望利用人工智能的最新进展驾驭更为复杂、精细、以人为本的任务,比如叠毛巾。图片来源:Phillip Downey

来源 University of California - Berkeley

翻译 页一

审校 阿金、刘悦晨

编辑 戚译引

加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人员构思并制造了一款新型、低成本、人类友好型机器人 蓝 (Blue)。 蓝 旨在利用人工智能(AI)和深度强化学习的最新进展来驾驭 人类生活中较为复杂的工作,同时保持价格合理、安全可靠,这样每一位人工智能的研究者,乃至最终每个普通的家庭,都能拥有这样一台机器人。

蓝 是加州大学伯克利分校电子工程和计算机科学教授皮耶特阿布比尔(Pieter Abbeel)、博士后研究员史蒂芬?麦金利(Stephen McKinley)和研究生大卫?吉利(David Gealy)的共同创意。该研究团队希望 蓝 能加速家用机器人的发展。

阿布比尔说: 人工智能为现有的机器人做了很多,但我们想设计一款适合人工智能的机器人。现有的机器人过于昂贵,对人类来说不够安全,即使单独放置也并不安全当它们试图通过试错来学习时就很容易发生损坏。我们想要创造一个真正能适应人工智能时代的新型机器人,而不是适应高精度、亚毫米级别的工厂自动化时代的机器人。

在过去的十年里,阿布比尔开创了一些深度强化学习算法,这些算法帮助机器人通过试错或人类的指导来进行学习。他利用外部公司制造的机器人开发了这些算法,而这些机器人的市场定价为数万美元。

蓝 使用耐用的塑料部件和高性能电机,制造、组装的成本总计不到 5000 美元。它每条手臂的尺寸和健美运动员的手臂平均尺寸接近,并且对外力敏感例如用手推开它的外力机械臂边缘圆润,夹点数量减到最少,以免人们不留神时卡住手指。 蓝 的手臂可以非常坚硬,像肌肉收缩时那样,也可以非常柔软灵活,像肌肉放松时那样,或者处于这两者之间的任何状态。

目前,该团队正在实验室制造十组机械臂,分发给被选中的早期使用者。他们将继续研究 蓝 的耐用性,并计划应对大规模制造这款机器人时将迎来的艰巨挑战,这项挑战将通过加州大学伯克利分校 伯克利张开双臂 (Berkeley Open Arms)项目变为现实。现在已经可以在该项目网站上注册,表达自己对优先使用这款机器人的兴趣了。

麦金利说: 有了更便宜的机器人后,每个研究者都可以拥有自己的机器人,而这种前景也是本项目背后的主要动力之一,即通过在世界上创造更多机器人来完成更多的研究。

从移动的雕塑到轻盈的猫

机器人学传统上专注于工业应用,在这样的场景中,机器人需要凭借力量和精度来完美地完成每一次重复性工作。这些机器人在高度结构化、可预测的环境中蓬勃发展,而这与传统的美国家庭大相径庭。在传统的美国家庭里,你可能会在地上发现孩子、宠物和脏衣服。

吉利说: 我们经常把这些工业机器人描述成移动的雕塑,它们非常呆板,只能按照设定从 A 点到 B 点再返回 A 点。但如果你命令它移动到桌子后或离墙一厘米处,它就会撞到墙上卡住,要么撞坏自己,要么把墙撞裂,总之没什么好事。

如果人工智能要在非结构化的环境中通过犯错来学习,那么这些僵硬的机器人将无法胜任。为了使实验过程更安全, 蓝 被设计成为外力可控型,它对外力高度敏感,随时调节它在任意时刻输出的力量大校

吉利说: 这个机器人设计中非常酷的一点是,我们可以让它对外力敏感、友好并积极反馈,或者我们也可以选择让它非常强壮、非常坚硬。研究者可以调整机器人的坚硬程度,以及坚硬类型。你希望它给你糖浆那样的感觉吗?你希望它像弹簧那样吗?或者这两者的结合?如果我们想让机器人走入家庭,在这些日益非结构化的环境中工作,它们就需要这种能力。

为了以低成本实现这些功能,科研团队考虑了 蓝 需要哪些特性来完成以人为本的工作,以及它可以不需要哪些特性。例如,研究者赋予 蓝 较大的运动范围,它的关节可以像人类的肩膀、肘部和手腕一样运动,人们也能更加容易地使用虚拟现实技术教会它如何完成复杂的动作。但是敏捷的机械臂与典型的机器人相比缺乏了一些力量和精度。

我们意识到,大家不需要机器人总是施加特定的力量,或者总是保持特定的精度。只要机器人具备一点点智能,你就可以放宽这些要求,让机器人表现得更像人类,从而完成这些工作, 麦金利说。

蓝 的手臂完全伸展时能够提起 2 公斤的重物,并保持一段时间。但是不同于在传统机器人设计中常见的 力/电流限制 的特点, 蓝 被设计成 温度限制 ,麦金利说道。这意味着它与人类相似,可以在短时间内输出远超 2 公斤的力,直到达到热极限,然后它需要时间休息或者说冷却。这就像人可以拿起洗衣篮轻松地穿过一个房间,却无法提着同一个洗衣篮不停歇地走过一英里。

吉利说: 本质上,我们可以从一个力量较弱的机器人身上得到更多。这样的机器人更安全。最强壮的机器人最危险。我们想设计出虽然力量上最弱,但仍然可以做真正有用的事的机器人。

麦金利说: 研究者们一直在为现有的硬件开发人工智能,大约三年前,我们开始思考, 也许我们可以反过来做些研究,也许可以考虑一下制造什么样的硬件来增强人工智能,并且同时沿着这两条道路一起研究 。我认为,这与许多已有的研究相比,确实是一个巨大的转变。

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