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2016年5月11日 星期三

 leiphone 逸炫


看过了黑科技上天,来看看机器人下海考古
圖片來源:IEEE Spectrum

如果你去年在漢堡IROS機器人盛會聽過Oussama Khatib的演講,你應該對他說的“瘋話”應該還有印象。會後,我們立刻當然把Oussama堵住了:你說潛水機器人啥?!原來,這個叫做OceanOne的機器人與法國方面合作,參與了一個絕密專案,現在該項目正式解密了,我們終於可以看看他們搞了什麼鬼。

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最開始,OceanOne並不是考古機器人——阿聯酋的阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)提出概念構想,作為一種監測紅海中深海珊瑚的方式。KAUST紅海研究中心的海洋科學助理教授Christian Voolstra去年在一次採訪中說道了這個概念的來源:

“目前人們使用一種叫做ROV(遙控操作車)的設備,是由靈活度有限的兩個機器人臂組成的小潛水艇。使用ROV檢查脆弱精巧的珊瑚群還是很有問題的。KAUST電子工程學院的Khaled Salama教授認識史丹佛大學的人,可能可以幫助我們創造一種新的機器人交互系統。我們和史丹佛團隊的人聯繫,告訴他們我們對於目前有的工程解決方案非常頭疼。他們說‘好,我們知道如何做機器人......何不做一個水下機器人?”

OceanOne和傳統的水下ROV不同,從很多層面上都比ROV好多了。它更加小,大約和真人潛水夫差不多,大約5英尺高(大約一米五),可以非常靈活。機器人有一層油防護,而不是用空氣做防水,這樣不用壓縮,讓機器人最多可以進入2000米的水深(!)。OceanOne專門設計用於在狹窄空間內精確操作,它有8個推進器,可以在水流中自動保持穩定使用目前的水下設備時,“大部分時間都是用來保持機器人穩定,”Voolstra博士告訴IEEE Spectrum,“而不是專心在研究任務上。”

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機器人最突出的特點是一對柔軟、有彈性的手臂,明顯代表了Meka Robotics在被穀歌收購前最後的專案。手腕裡有力量感測器,最終的目標是要在每個手指裡都加入觸覺感測器。有了裝滿感測器的手臂、手和腦袋,OceanOne的形狀非常像人,這也是與現有的ROV相比OceanOne的顛覆之處

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傳統的ROV是一個超級大塊頭的潛水艇一樣的東西,有幾個可以抓的手臂。對於石油鑽井之類的功能挺不錯,但是對於脆弱精巧的珊瑚和水下考古環境,你做好準備和珊瑚寶貝們說再見吧,因為一定會被這些粗魯的機器狂暴地撞壞。而且操作的方式也非常不自然,沒有對待易碎物品所需的控制和回饋。
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圖:Frederic OsadaTeddy Seguin。圖片來源DRASSM
OceanOne代表了水下機器人的一種新方法:遠程監控它的設計類似人類,因為這讓人容易使用。OceanOne給人的視角與你看到自己手臂的視角類似。因為使用了觸覺回饋,要抓起不物體而不捏碎東西變得非常簡單和自然了,即使是對於沒有很多操作經驗的人都可以。
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這大致來說就是支持人形機器人的原因,即便這在設計上得有所妥協,因為增加了複雜度,且沒有為某個專門的任務最優化。例如,如果你想從輪船殘骸中拿起一塊陶器,有兩隻手並且有觸覺就非常理想,只要人在控制機器人。對於一個全自動化系統這不一定是最好的方法,但是對於OceanOne(至少在可預見的未來)運行得挺好。

OceanOne的第一項任務是La Lune,國外路易十四的旗艦大船,在1664年與法國南部海岸外20英里沉入100米深的水底。100米聽起來可能不怎麼樣,但是我們諮詢的潛水專家說,如果沒有強度很大的訓練和許多説明人生存的特殊設備,人類很難去到這樣的深度。我們很高興地看到,機器人沒有出現什麼問題。從新聞發佈來看:

在一隊研究過遺址的深海考古學家幫助下,Oussama Khatib發現了一個葡萄大小的花瓶。他精準地懸浮在花瓶上空,伸出手、感受到它的形狀和重量,然後伸出一根手指來拿住花瓶。他遊去一個修復籃,輕輕將花瓶放入,蓋上蓋子。然後他站起來,與他周圍的幾十個考古學家和工程師們擊掌。

我們以非常自然、非常有意義地方式將人與機器人結合在一起人類可以為機器人提供直覺、專業和認知能力。”Khatib說,兩者共同帶來了一種很好的結合。人與機器人一起可以進行對人來說比較危險的工作,同時人類也在那兒參與。

在拿取花瓶時,大家非得讓Khatib展示這項特異功能:當OceaOne游泳穿過殘骸時卡在了兩個大炮之間。反方向發射推進器也出不來,所以Khatib控制了手臂,讓機器人動起來,做了類似俯臥撐的動作,然後OceanOne就成功脫身了。 

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OceanOne現在還是原型,KAUSTVoolstra博士解釋道“我們的計畫是進行一系列實驗來體現機器人雙手的靈活性和敏感度。”一旦機器人試驗成功,Voolstra博士希望用它來研究中光度珊瑚礁,生長的位置對於使用潛水裝置的人類來說太深了。我們對於這些珊瑚的認識還很少,但是隨著世界上珊瑚越來越少,它們也許可以是一個獨特的珊瑚避難所。Voolstra博士說:



“我們尤其希望進行的是珊瑚的深入原位生理研究。例如,不同深度中不同珊瑚物種的原位螢光測量,將讓我們瞭解中光度珊瑚的低光適應與繁殖潛力。目前研究深海物種的慣例是將它們從海裡拿出來,到水面上來觀察,但是這意味著你將它們帶離了它們的自然環境。直到現在,我們還不能不經干擾地在他們的自然環境研究它們。”
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我們好想看到OceanOne未來還有什麼潛力。它代表了深海水下操作的全新方法,看起來很酷,也不會弄壞東西。新聞發佈的感覺是,我們未來會看見一隊機器人共同工作,做點嚴肅的研究,或者,打撈幾隻海底美人魚?
via IEEE Spectrum

                                                                                                                                                                                                                            

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