机器人正在进化：3D打印技术助力机器人研发

中国制造

你能想象和机器人一起在厨房做饭吗？机器人与人类能安全合作吗？记者从英国最大的机器人实验室布里斯托机器人实验室获悉，这些情形将不再遥远。



会合作的互动机器人将不再遥远

布里斯托机器人实验室正在开展一项名为机器人与人类互动系统(简称为C hris)的研究，所依据的假设是：机器人与人类的安全互动可以通过设计机器人及其“思想”(即认识能力)实现，这样机器人就可以与人类共同工作。例如在厨房中，服务型机器人正在做搅拌汤的工作，而你可以向汤里加进奶油。

布里斯托实验室主任克里斯·梅尔赫什教授说：“当我们与其他人互动时，我们会理解对方的面部表情、身体姿势、手势、语调，还会分享目标，理解、遵循语言指示。这个项目的目的是制定规则，我们需要将这种复杂程度引入服务型机器人，让他们能与人类密切合作。例如做汤时，机器人不仅需要知道目标是把汤做好，还要知道：搅拌汤有多难，当你举起手就是停止的意思，热汤不小心溅到你身上时能理解你脸上的痛苦表情，当你要求停止时就停止搅拌。”

梅尔赫什教授补充道：“机器人现在广泛用于制造业，但他们能做的工作通常有限，而且机器人与人类之间通常存在实体障碍。在家庭中，机器人能为人类提供服务或照顾，我们必须有适当的规则与设计，这样才能确保人类与机器人近距离接触时的安全。”

实现机器人与人类安全互动是未来机器人发展的关键。“如果我们能在同一实体空间内为 机 器人与人类的安全合作提供必要的 ” 思想”，这将在这一领域带来相当大的进步，在社会上使用服务型机器人将离我们更进 一步。”

Chris项目包含多种学科，其中涉及机器人工程、认知科学、心理学。大部分工作将在布里斯托机器人实验室特别设计的房间中开展，在那里会有人记录下研究人员的声调、手势、表情，每分钟检查一次，让制定的规则可以应用于服务型机器人技术中。研究人员会制定出安全移动、灵敏的工程原理，同时还将制定语言、交流、做决定、行动计划的原理，这样机器人就可以与其人类伙伴一起明确地思考。“我们正处在令人兴奋的机器人新时代开端。”梅尔赫什教授说。

助残疾机器人外骨骼走进生活

美国研究人员借助3D技术打印外骨骼，开发出“机器人外骨骼装置”，帮助残疾儿童提高行动能力。两岁女童埃玛·拉韦尔是先天性多数关节弯曲患者。这是一种非进行性疾病，会引起关节僵硬、肌肉欠发达。埃玛就连捡玩具、拥抱父母这类动作都无法做到，只能动动大拇指。

在一次先天性多数关节弯曲患者会议上，埃玛的父母看到一名8岁患儿借助“威尔明顿机器人外骨骼”(W R EX )装置抬起手臂，朝各个方向移动。这种装置由威尔明顿市穆尔/阿尔弗雷德杜邦儿童医院研究人员开发，附在躯体表面，借助阻力带和金属条提供人工助力，帮助残疾人提高运动能力。

夫妇俩觉得这种装置可以改变埃玛的生活，于是带着女儿前往威尔明顿，试用机器人外骨骼。两人终于看到埃玛甩手，看到她完全靠自己抬起胳膊，抓住糖果，放进嘴里。

不过，对于体重只有11公斤的小埃玛而言，这款金属装置过于笨重。医院研究人员决定设计一款适合埃玛体型、轻便的机器人外骨骼装置，让美国Stratasys公司借助3D打印技术，用制作乐高积木的原料打印外骨骼的各个部位，拼接起来，用阻力带和金属条连接，以便调整上下臂。

3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

研究人员还给埃玛制作了一件“夹克”来固定外骨骼装置。儿童生长快，第一套装置逐渐不适用。研究人员往计算机程序中输入新数据，用3D打印机打出一套稍大的机器人外骨骼。

另一便利之处在于，如果外骨骼某一部分发生“骨折”，3D打印机可以打印出相应部位替换。一次，埃玛就遇到这种情况。她的父母给“骨折”部位拍摄数码照片，传给研究人员，第二天就收到一段新骨骼。

这套装置大大提升了埃玛的动手能力，让她可以像同龄人一样用画笔涂颜色、抓糖果吃。Stratasys公司官网援引埃玛母亲梅甘的话报道：“埃玛称这套装置为”魔力手臂”。”

现阶段，共有15名儿童使用定制3D打印“威尔明顿机器人外骨骼”装置。装置开发人员之一塔里克·拉赫曼说，这种装置不仅提升残疾儿童运动能力，还有隐性益处，因为手臂长期不用会限制儿童生长，影响认知和情感发育。

高智能辩论机器人将问世

英国研究人员正在研制一种能与人交流的高智能自动化系统。这种系统不是简单与人对话，而能与人讨论乃至争辩，有助于操作者更好地作出决策。这一系统的雏形最快三年问世。

阿伯丁大学教授瓦姆博托·瓦斯康塞洛斯说，研制能与人讨论乃至辩论的自动化系统旨在增加人对智能技术的信任。

他说，机器人之类的自动化系统是现代工业组成部分，无需人守在旁边就能执行任务，应用在诸多领域，可以迅速处理大量信息，判断如何行动。不过，自动化系统可能在运行中出现差错，有时“说不清因为人还是系统”。

瓦斯康塞洛斯说，如果人不明白某个自动化系统为什么在某个特定时间以某种特定方式执行某项特定任务，可能会不信任这个自动化系统。

机器人会说话不稀奇，而高度智能、能与人讨论的机器人仍停留在科学幻想中。瓦斯康塞洛斯说：“我们正在创造的是新一代自动化系统，能与人双向交流。”

这种系统不“出声”，以在屏幕上显示词句的方式与人交流。典型交流情形是，人问机器人为什么作出某一决定，是否有其他选择，为什么没有采用其他选择。

这种交流“让人可以质询或推翻机器人的决定”。“你可以在必要时指挥电脑系统打破或修改规则，以便更好地利用资源或确保安全，”瓦斯康塞洛斯说。

人机交流的最终目的是确保机器作出令人满意的决定。不过，双向交流中，当人对机器给出的所有选择都不满意时，机器可能回答：“抱歉，我能做的就是这些。”会讨论的高智能自动化系统有望部署在外星球和深海，或用于执行国防任务，或在核设施等危险环境中作业。为防止系统聪明过头、自行其是，系统研制人员在设计过程中注意防止系统作出威胁性、野蛮或敌对反应，特意邀请一名心理学家参与设计。

美国科学幻想小说作家艾萨克·阿西莫夫认为，设计高智能机器人必须遵循若干规则，最重要的一条就是“机器人不可以伤害人或坐视人受伤害”。

瓦斯康塞洛斯说，实现人机交谈后，人担负的责任更多，出错后不能再简单归咎于机器。“责任随权力而至。所有这些对话都会存档，出了什么问题能找到责任方。”

文章来源：经济参考报

原文链接：https://news.hexun.com/2012-10-19/146954905.html

该贴已经同步到 中国制造的微博