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地震或爆炸後,營救機器人將大有用武之地,但從遙控向自主控制還有艱難的路要走
發佈時間:2017-10-12

 

  曲裏拐彎的迷宮,鋪滿沙子和卵石的地形,以及各種崎嶇和顛簸的“道路”。與其説這是一間機器人的科研實驗室,倒不如説這是一間“遊戲室”。這頭,一個微型的汽車機器人車輪陷進了沙子裏,只見它往後一退,加大馬達,開了上來。那頭,一個身形更為粗壯的機器人,一邊走著迷宮,一邊通過鐳射雷達掃描周邊地形,與此同時後方電腦則實時收到它傳回來的地形數據。

 

 

 機器人在“爬坡”。

 

  10月11日下午,在上海科技大學主辦的第15屆安防、安全和救援機器人國際研討會現場,一場營救機器人展示活動讓解放日報‧上觀新聞記者恍如回到了童年的遊戲場。

  機器人更適合深入災害現場

  “在日本福島核洩露事故中,營救機器人在搜尋和定位生命體過程中發揮了非常關鍵的作用。” 本次大會主席、上科大自動化與機器人中心負責人德籍教授師澤仁説,一旦發生諸如地震或者爆炸等災害時,由於可能存在生化和放射性危害,機器人比人類更適合深入現場營救生命體。

  移動機器人如何在救援中感知三維空間環境?德國波恩大學電腦科學研究所所長Sven Behnke教授介紹,他們給移動機器人配備了3D鐳射掃描器、攝像頭和其他感測器,來採集和測量距離信息,並進行融合,從而為機器人創建三維空間環境。他們還開發了深度學習的方式,用於語義感知,使機器人能夠進行自主導航和路徑規劃,應對地面搜尋和營救的應用場景。此外,他們研發的機器人還可以執行一些高難度的操作任務,比如讓機器人使用工具,以及用微型無人機收集物體。

  最近,Sven Behnke教授帶領團隊贏得了穆罕默德‧本‧扎耶德國際機器人挑戰賽大獎,該獎項在國際機器人比賽中享有盛譽。

  機器人性能有待提高

 

第15屆安防、安全和救援機器人國際研討會現場。

 

  相比底座固定的工業機器人,為何在現實的救援場景中,還是很難看到移動機器人的身影呢?

  “科幻電影裏的機器人救援總是比我們的生活更為超前。”師澤仁説,移動機器人在被破壞的現場首先需要完成“環境重構”工作,即需要了解環境長什麼樣,它在環境中處於什麼位置,以及在這一環境中它要去往什麼地方。其中,從受人遙控轉向自主控制,是非常艱難的一步。這也就造成了實際生活中,這兩種模式是互相混合在一起的。當遇到障礙物時,移動機器人可以“獨立自主”地選擇繞開,但當它處於一些複雜地形時,還是需要人為遙控。

  “機器只是一個外在的殼,如何讓機器人自如地走起來,這是一門多學科交叉的科學。”師澤仁説,移動機器人既涵蓋機械結構和工程化研究,也包括深度學習的智慧演算法。眼下,除了缺乏成熟的商業模式,開發成本居高不下,機器人的硬體和包括智慧演算法在內的軟體等性能有待提高,都是移動機器人無法廣泛應用的原因。

  中國的機器人研究正在追趕中

  師澤仁是上科大的一名全職教授,是該校35名外籍教授之一,這個數字佔到了全部師資的五分之一左右。前不久,他成為了IEEE機器人和自動化雜誌的副編輯,該雜誌在機器人學界享有盛名。他同時也是RoboCup救援機器人比賽的執行委員會成員。

 

師澤仁在實驗室工作。

 

  考察過世界各地許多機器人實驗室,師澤仁去年決定加盟上科大自動化與機器人中心。這裡佔地1700平方米左右,絕大多數是實驗室,還擁有一批先進的設備,比如專業的機器人移動平臺、七軸的機械臂,以及用於機器人標準測試方法的實驗室。更讓他自豪的是,國慶節期間,一位學生的論文被機器人學界的國際頂級會議IROS所接收。

  在師澤仁的辦公室,隨處可見各種機器人和玩具,墻上還有女兒塗鴉的機器人。這兩天,他興致盎然地從網上購買了一個掃地機器人。他堅信,機器人未來會改變人們的生産生活方式。

  “上科大給我提供了一個很好的平臺,我可以安心做我喜歡的研究。儘管中國現在的機器人研究還不在第一方陣,但它正在追趕中,我的目標是在這裡構建一支優秀的團隊。”(作者 黃海華)

【來源】上觀新聞