机器人领域新动态
Tom Carroll 撰文 李军 译
春天是万物蓬勃待发的季节，2015年的春天对于机器人行业来说也是如此。各种类型的机器人在我们的日常生活中已经变得非常普及了。非工业消费类机器人和家用机器人快速地从销售数量和销售收入上超过了工业和军用机器人。多年以来，消费类机器人的构成，要么是像Tomy Omnibot 2000这样的高端的“玩具”机器人（如图1所示），要么是Heath Hero 2000这样的工具和教育机器人（如图2所示）。在型号的后面加上数字2000，试图向预期的客户表明，该产品是最新的技术。新千年里确实催生了很多新的机器人产品。
其他的家用机器人要么通常是较小的玩具，要么是复杂的业余爱好者构建的机器。图3所示的是RB Robot推出的RB-5x机器人，这是一般的职业女性希望家中能够拥有一台的机器人。图4所示的TOPO也是20世纪80年代准备构建的非常流行的家用机器人。除了家庭环境之外，机器人的另一个非工业的应用领域，就是昂贵的大学研究平台了，或者如图5所示的20世纪80年代早期的Denning Sentry这样的非消费类机器人。
2015消费类电子产品展
每年1月份，国际CES（费类电子产品展）会在内华达州的拉斯维加斯举行，并且总是会展览最具有创新性或最先进的电子产品和技术。2015年的展览也不例外。有超过17万的观众（其中4.5万人是来自美国以外的地方）和3600家参展商，并且诸如4K TV、可穿戴电子设备、计算机和软件等产品令人惊叹，当然，还有很多不同类型的机器人。
自从我在20世纪90年代初次参加CES之后，多年来，机器人就一直在显著地增加，而当年所展示的大多数机器人还都只是无线电控制的“宣传性机器人”，例如，图6所示的International Robotics的SICO，以及一些其他类型的“玩具”机器人。
东芝公司的Communication Android
在CES 2015上备受媒体关注的一款机器人是东芝公司的Communication Android，她叫做Chihira Aico，如图7所示。媒体给这款机器人起了很多不太友善的绰号，而Toshiba的这款机器人专用于通过日语手语来和那些无法讲话的人交流。这款女性机器人的机械部分移动的颇为平顺，而其手部则可以非常自然地移动。根据“恐怖谷”理论，面无表情加上颤抖地移动的手臂，综合起来构成了其吓人的部分。
通过与大阪大学和芝浦科技研究所合作，并且依赖自身在工业机器人方面的背景，东芝在这款机器人的关节和面部集成了43个促动器，从而达到相对逼真的效果。外观设计为女性的Android机器人，最终将会拥有语音识别和合成功能，并且明年应该就能够充当接待员或展览的解说员了。这款名为Hiroshi Ishiguro的机器人也拥有很多的创新，其外表和运动都更加接近人类，但是，这款机器人也说明了要达到通过视觉图灵测试的真正的类人类机器人，我们还有很长的路要走。
1976年的电影《Future-world》使得我怀疑我们是否将会实现真正的人造人。这部电影的海报如图8所示，其中写道：“在未来的世界中，甚至当你照镜子的时候，你也无法区分人和机器”。差不多过去40年了，我们还没有到达那一步。
Keeker
2015年的CES还展示了小小的法国机器人Keeker。据说它是家里的一个移动的扬声器和视频投影仪，但是，它的制造商使得它好像能做更多事情。如图9所示，它看上去好像是R2D2机器人的后代，就像一个鸡蛋一样。它能够将一幅1米1080P的图像投射到0.6米的距离，并且通过6个25瓦的扬声器提供360度的声音效果。
它可以远程控制，并且有内建的摄像头可以进行监控。它的超声波范围、红外线、光线、空气质量、温度和湿度的传感器可以监控家居环境。要为投影仪和6个扬声器供电，我不确定电池能够工作多长就需要充电。这是一个创业起步项目，估计造价为1990美元。
Cambot
在CES上，很早就能看到宣传性机器人了，但是，有一个机器人是如此令人难忘，以至于人们走遍整个场馆只是为了能够看到它。这就是Cambot（如图10所示），注意，不是Mercedes-Benz 的CEO Dieter Zetsche所展示的F 015 Luxury概念车（如图11所示）。
PC World将其描述为“你所见过的最可爱的小机器人”。Zetsche将这个3轮的小机器人放在地面上，以获得这辆车令人目眩神迷的内饰的影像片段（车中带有可转动座椅和娱乐系统），但是，很多观众反而对机器人很感兴趣。一些评论这样写到：“（人们）只是看着这个绕着舞台转动的小家伙。你想要拥抱一下他吗？我知道你想。”
Budgee
CES（以及很多电视节目中）介绍的另一款机器人是由新泽西的Five Elements机器人公司生产的机器人Budgee，如图12所示。这款机器人的主要功能是帮助你运送东西，而且价格合理。
这款可爱的小机器人的售价是1 399美元，它可以以3.86千米/小时的速度跟在你的身后（你需要携带一个小小的发射器），陪你一起逛商店，如图13A和图13B所示。它在你身后保持一个可以选定的距离。它可以和你打招呼，并且表明其系统所处的状态，它可以拿的起22.6千克重的货物、各种物品，甚至是行李箱。
它需要充电2—3个小时，并且充好一次电后可以工作10个小时。它在CES上出现一些暂时性的停顿，但是，这可能是因为展厅里有如此之多的RF信号，而它不能找到自己的信号。在现实的环境中，不会出现这种情况。
Ecovas的Raybot和Benebot
知名的各种清洁机器人的生产商Ecovas展示了几款独特的机器人。其中的一款清洁机器人叫做Raybot，它在CES上表演了清理太阳能板，如图14所示。Raybot获得了令人垂涎的2015 CES创新奖。
随着大规模的太阳能电厂的增加，太阳能光伏板的清理工作已经交给了机器人去执行了，它们在整个清洗过程中可以不使用水。Ecovacs机器人公司的市场总监Jeff Mellin说：“Raybot能够清理商业用途和工业级别的、放置角度达到75度的太阳能光伏板，它安全地使用清扫、吹风和真空吸尘的方式来去除灰尘和脏东西，确保光伏板能够接受最大量的光照以产生能源。”
太阳能已经成为全世界供家庭和企业使用的可再生电力资源中增长最快的一种。然而，很多人忘记了，灰尘和污垢会阻碍电能的输出，因为它们能够遮挡住太阳光。Raybot可以帮助确保太阳能光伏板系统总是清洁的，从而优化发电性能。
和Mercedes的Cambot机器人一样，可爱而小巧的Benebot也获得了CES观众的青睐。Benebot（如图15所示）是Ecovacs生产的一款导购机器人，它能够和顾客进行完整的对话。它配备有众多的传感器，一个可播放视频的LCD显示屏，以及为顾客指示正确方向的激光器。它设计来通过LCD屏幕和可爱的语音和顾客交流。
Fraunhofer研究院的Care-O-bot的进展
并不是所有最耀眼的机器人都是在CES 2015上看到的。为家居生活设计的最好的机器人（从工程师的视角来看）之一是Care-O-bot，这是由德国斯图加特的Fraunhofer制造工程和自动化IPA研究院所设计的。我持续关注Car-O-bot系列机器人的发展有很长一段时间了，现在，它已经到了第4代产品。
多年来，我一直关注为老年人设计的价格合理的个人机器人助手的进展，而德国在这一方面的进展令我颇受鼓舞。Care-O-bot设计和实现来在日常的生活中主动帮助人类，充当能够独自运送物品的家庭助手，充当用户的通信助理，并且使得用户能够独立生活。这个系列的第4代价格没有那么昂贵了，并且据说功能更多。
自1998年第一代Care-O-bot诞生以来，严格来讲它只是一个研究平台，这导致了图16所示的第二代产品。9年前我曾经简单介绍过这款机器人。如图16所示，这款机器人的设计似乎是集中关注老年人。后部的一个手柄，使得这款机器人可以充当走路的手杖，而高质量的机械手臂可以轻松地负重2.72千克。
图17所示的第3代Care-O-bot展示了当不用手臂的时候，手臂如何放在机器人的后面，并且通过其多功能的托盘和LCD触摸板的组合，它可以为人类服务。图18展示了这款机器人的内部构件，图19展示了运动中的胳膊。Care-O-bot 3当前的价格预计在320 000美金，几乎和Willow Garage PR-2在差不多的价格空间。它真的很贵，因为它基本上是手工打造和机械制造相结合的。精密的机器构件，两个SICK S300和一个Hokuyo URG-04LK的激光扫描仪，3个奔腾级的处理器，Schunk LWA3的胳膊，以及可以伸展达1.19米SDH夹子，这些都是高质量的构件，也难免会增加成本。
通过60 Ahr/48伏特的锂电池供电，这款机器人有1.45米高、181千克重。它是很能干的机器人，其耐用的软泡沫外表，使得它很适合在老年人和其他人类身边使用。它从腰部开始向前弯曲，在其软塑料的头盔后面的一个略微倾斜的平板平台上，有几个传感器和摄像头。
图20所示的最新的Care-O-bot 4，展示了其当前的设计方向将是会全面降低成本。注意，它和可爱的Benebot一样，有一个倾斜的脸部。
针对内部结构，采用冷弯钣金件而不是机加工板梁，这使得Care-O-bot的成本显著下降。现在有了带两只胳膊的版本，如图21所示。模块化的构造方式，允许购买者根据具体的需求，以多种方式配置想要的机器人。IPA希望最终版本的最低售价在11200美元（10000欧元，约合人民币72500元），这个价位对于需要居家照顾的老人和他们的家人来说，还是可以接受的。
该机器人由6个独立的模块组合而成，这增加了灵活度，这些模块可以拆开使用，如图22所示。新的Care-O-bot重新优化的夹子如图23所示。“第4代的Care-O-bot不仅更加灵活、模块化，比其前身更具魅力，而且通过使用降低成本的构建原理脱颖而出”，Fraunhofer IPA的项目组负责人Dr. Ulrich Reiser解释道。
“两条流线型设计的胳膊放在左右两边，还有一个脑袋，这个机器人很容易让人想起人类。然而，开发者并不想让它太像人类……”（这和Toshiba CommunicationAndroid的情况很相似）。Care-O-bot 4的设计已经从20度的自由活动角度增加到了31度，而成本却全面下降。尽管Care-O-bot 3从概念上更像是一个保持谨慎的管家，其后续的Care-O-bot 4是不是更像一位礼貌的、友好的、和蔼可亲的绅士？
通过模块化的设计，如果想要让Care-O-bot当酒吧服务员，可以用一个托盘来代替一只手，或者可以在其顶部使用一个移动的底座平台，以便用于在酒店中运送行李。
我之所以花很多时间来强调Care-O-bot的演变，是因为这是我所见过的机器人设计的最为明智的演进的一个典型例子。是的，第四代的机器人似乎已经和严格的、专为老年人设计的家庭助手渐行渐远，并设计为可以按照多种方式配置以适应众多特定应用的机器人。
为了减少成本，除了全面结构化的内部构造，还配备了Microsoft Xbox Kinect这样买来就能用的传感器，这些都减少了制造成本而并没有减少功能。购买者可以添加一个或两个胳膊，升级胳膊关节、不同的摄像头，以及各种通信系统，以满足特定的爱好。
Care-O-bot 4仍然可以作为老年人的助理，然而，它还保留了经过配置后充当接待员、博物馆解说员、移动信息中心、媒体助理或自动运输机器人等角色的功能。
Modbot的标准化部件
我们大多数人都曾经在脑海里闪现出一个想法，然后，在一张便签纸或餐巾纸上画一些草图，然后，我们就想要尽快地实现它以证实这一想法。如果我们想要关节式的机器人手臂，例如，要将其添加到一个移动品平台上，那么，我们就会赶快去机器商店快速地构造一些东西。
来自澳大利亚墨尔本的Daniel Pizzata和Adam Ellison这两人，觉得他们有一个好主意，能够简化这个过程。他们开发了构建物体的Modbot方法，这似乎是构建高质量的胳膊以及需要添加的其他部件的一种容易的方式（如图24所示）。
正如他们所说的，工程的最酷的部分是小的圆角伺服系统，其中有马达，负责承载的轴承，发射器和编码器，如图25和图26所示。所有的部件都整齐地打包了，然后放入到一个接头中，以准备好连接到其他的地方。Pizzata相信，无法更加可见地制造机器人的原因是，机器人太贵了并且太复杂了。昂贵的研究设施成为人们的拦路虎。
最终思考
在过去的几年中，机器人领域的进展并不是只限于在国际CES上所展示的那些。我之前提到过的DARPA机器人挑战赛中的搜救机器人Atlas，它可以去掉栓链了（如图27所示），并且它现在能够不用外部的电源和控制而工作。有人这样评论这一进步：“DARPA去掉栓链并且自行行走而毫无安全问题，这就像一个青少年大学毕业了。”
今天，机器人通过应用人工智能、高级传感器技术、高能量来源，以及新的和高效的电子机械装置，例如胳膊、附肢、关节式的手和自平衡功能等，变得非常聪明了。机器人正在成为独立的实体，并且能够自行运作很长的一段时间。最新的机器人技术的孵化器，也不再只是DARPA这样的政府部门，或者是MIT、斯坦福或卡耐基梅隆这样的学术中心。诸如前面提到的Modbot这样的创业公司、衍生公司以及在奋斗中的车库式的团队，在今天发布了如此多的新产品，这些产品不禁令人拍大腿喊道：“我怎么没有想到呢”？
我甚至可以想象，你很快就会通过一款惊人的机器人产品成为头条新闻。我要说祝你好运，勇敢前行！