leiphone 逸炫
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。
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。”
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。
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。
圖:Frederic
Osada和Teddy
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。
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。
OceanOne現在還是原型,KAUST的Voolstra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。”
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?
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