大白不僅是理想男票，更是理想中的健康服務(wù)機器人孕豹。其實，“大白”的靈感來自美國卡耐基·梅隆大學的 Chris Atkeson （克里斯·阿特克森）教授及其所帶領(lǐng)的機器人研究項目十气。把大白造出來的熱情一直在喉嚨里励背，不久前決定和 Chris Atkeson 教授 一起制造“大白機器人”。
當我們一再提到如何讓大白來到我們生活之中的時候砸西，除了大白高級人工智能的一面叶眉，就像埃克森教授所提到的芹枷，可愛的外形在實際設(shè)計中是一大挑戰(zhàn)衅疙。不過，他挺著個軟軟的肚子鸳慈，就已經(jīng)默默地告訴我們該做什么了饱溢，他讓我們看到了另外一個正在開啟的機器人領(lǐng)域——軟機器人技術(shù) (Soft Robotics)。
大白會是未來商業(yè)機器人的主力軍么走芋？
軟機器人屬于仿生技術(shù)領(lǐng)域绩郎，是指由軟部件構(gòu)成的柔韌易彎曲的驅(qū)動體潘鲫，近年來的發(fā)展包括氣動類和電活性類兩大不同驅(qū)動分類。他們不僅活躍在實驗室里肋杖，也是許多企業(yè)科研的大方向之一溉仑。
譬如在人造外骨骼方面，在美國發(fā)展迅速的Ekso Bionics公司開始把目光轉(zhuǎn)向軟部件兽愤。目前該公司所有產(chǎn)品使用的都是傳統(tǒng)的電機驅(qū)動，其軍用產(chǎn)品可以幫助士兵負重挪圾，民用產(chǎn)品可以幫助部分患者重新站立和走路浅萧，然而任何形式的鋼架結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品都會限制腿部自身的多自由度的活動，造成不舒適感哲思。此外洼畅，民用外骨骼的成本昂貴，目前不向個人出售棚赔，而是向某些醫(yī)院和公司特定醫(yī)療點提供帝簇。這些不足都有望在使用仿生軟部件后改善。
做可穿戴步態(tài)分析的BioSensics公司也已經(jīng)開始參與氣動肌肉外骨骼的研究靠益，譬如嬰幼兒的步態(tài)康復訓練丧肴。在這一類的健康服務(wù)領(lǐng)域，我們完全可以直接對接科技前沿胧后。
（注：圖為電動外骨骼的發(fā)展演變）
那么問題來了芋浮，軟機器人現(xiàn)在有何發(fā)展，會成為未來商業(yè)機器人的主力軍嗎壳快？
大白是個有輕盈骨架的可充氣機器人纸巷，大白的靈感，出自翱籼担克森教授的實驗室里的可充氣機械手臂瘤旨。這個機械手臂可以給癱瘓病人擦拭身體和喂飯，進行身體的護理竖伯。值得注意的是存哲，這個手臂真的好似一個氣囊，并沒有結(jié)構(gòu)骨架七婴。它的出現(xiàn)顯示出可充氣機器人實用性的巨大潛力宏胯，在控制技術(shù)下，氣囊也可以變得有大用處本姥。青睞這類機器人的還有極客初創(chuàng)公司Pneubotics肩袍，他們的市場切入點是用于倉庫裝卸的工業(yè)手臂，目標是改革工業(yè)自動化中機器的使用方式婚惫。
（注：圖為 Pneumatics 公司的氣動倉庫機器手臂）
“大白”們不只是暖男
圓滾滾軟乎乎的外表已經(jīng)成為是大白的獨家特征氛赐。事實上魂爪，除了它表現(xiàn)出的蠢萌的樣子，柔軟的外表還有更重要的使命艰管。
對比傳統(tǒng)機器手臂滓侍，慣性小了幾十倍
市場中現(xiàn)有的電機機器人手臂依賴齒輪減速，越能負重的手臂因為齒輪組而越笨重牲芋。在軟件系統(tǒng)的控制下撩笆，他們的動作看起來越發(fā)輕盈。然而硬件系統(tǒng)的組成特點讓他們始終存在安全隱患缸浦。氣動機器人利用氣動肌肉或者氣動原理驅(qū)動夕冲，在同等負重的條件下，氣動機器人手臂的重量可以比傳統(tǒng)機器人手臂小幾十倍裂逐，做到在失控情況下也不會對人造成傷害歹鱼，實現(xiàn)和人長期的近距離接觸。另外卜高，氣囊本身有很強的負重抗壓功能弥姻，這就讓輕盈的大白可以武裝上多種醫(yī)療設(shè)備，比如掃描儀掺涛，從而實現(xiàn)他的各種醫(yī)療服務(wù)本領(lǐng)庭敦。
給可觸摸的多功能皮膚提供平臺
迪士尼大白形象的創(chuàng)造者唐·霍爾導演說，他尋找的就是能讓人們想要抱抱的機器人形象薪缆。具備豐富的皮膚感覺是成為陪伴照料人們的健康服務(wù)伴侶的必要條件螺捐，這種觀點并不夸張。不論是在醫(yī)院矮燎、療養(yǎng)院還是家庭環(huán)境定血，機器人和它的被照看者必須有合作關(guān)系，人們需要與機器人有實體接觸從而得到照顧诞外。
現(xiàn)有的皮膚技術(shù)在觸覺上有很大發(fā)展澜沟，整體皮膚感應(yīng)器的應(yīng)用包括歐洲社交機器人iCub和日本的嬰兒機器人CB2。除了觸覺峡谊，人造皮膚還應(yīng)有其他功能茫虽，我們甚至可以把相機植入皮膚中〖让牵可是有一點濒析，在金屬制皮膚之外再包硅膠的設(shè)計，產(chǎn)品的重量就會大大增加啥纸。利用軟機器人本身外層柔軟的優(yōu)勢号杏，直接在軟材料上植入傳感器，就可以省去二層皮膚的重量斯棒。
近日盾致，2001 年電影《人工智能》的主角機器泰迪熊已經(jīng)在蘇格蘭和美國合作醫(yī)院試用主经，原始的泰迪熊有全身皮膚傳感器。由于小熊除了賣萌庭惜，什么都不用干罩驻，省下了結(jié)構(gòu)骨架等等笨重的“身體”，屬于“真人出演”』ど蓿現(xiàn)在惠遏，重新設(shè)計后在我國生產(chǎn)制造的，使用安卓系統(tǒng)和多種可觸摸傳感器小熊又開始和世人見面骏啰。
（注：圖為MIT media lab‘s robot care bear Huggable节吮，在醫(yī)院幫助醫(yī)護人員更好監(jiān)控幼兒患者的身心健康）
降低結(jié)構(gòu)復雜程度和制造成本
軟機器人技術(shù)使機器人復雜度極大降低，控制和制造技術(shù)成為將軟機器人推向市場的關(guān)鍵器一。用人工氣動肌肉驅(qū)動的氣動產(chǎn)品课锌，所用部件數(shù)目少厨内，其主要部件人工肌肉的成本小祈秕。對于可充氣型機器人，譬如 Pneubotics 公司的機器手臂雏胃，其最昂貴的部件是傳感器而不是諧波驅(qū)動電機请毛，其主體由布質(zhì)材料縫制而成的，氣體從氣動閥門出發(fā)向不同形狀的空腔壓縮空氣瞭亮，本身沒有價格高昂的部件方仿，同目前的人民幣幾十萬到上百萬工業(yè)手臂相比，凸顯價格上的競爭力统翩。該公司創(chuàng)始人說“我受夠了復雜的結(jié)構(gòu)仙蚜，我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ獜碗s才好？做可充氣機器人給了我很多快樂厂汗，他們有成為新一代低價委粉，輕盈，強大而安全的機器的巨大潛力娶桦，我們從零開始做了控制和模擬贾节，我對它的未來充滿信心≈云瑁” 在輕松的車庫文化氛圍中栗涂，他逐步發(fā)現(xiàn)了可充氣機器人的潛力。
大白離我們有多遠祈争？
要讓大白成為現(xiàn)實斤程，還有哪些挑戰(zhàn)，我也采訪到了 Chris Atkeson菩混。他表示暖释，目前主要有兩大挑戰(zhàn)：制造身體和制造頭腦袭厂。后者涉及到到人工智能，短時間內(nèi)還不太可能成熟球匕，但已在穩(wěn)步推進纹磺。而對于制造身體，Chris Atkeson 教授專注于可充氣技術(shù)亮曹，讓裝甲和火箭去死吧橄杨。可充氣技術(shù)的應(yīng)用的例子很多照卦，比如在外太空行走中使用的航天服式矫。
我自己在做類人機器人自主活動的研究，我所在的 Soft Robotics Lab 正在做康復治療的氣動肌肉外骨骼等氣動軟機器人役耕，Personal Robotics Lab在現(xiàn)有的電動機器手臂上做具體動作的任務(wù)實現(xiàn)采转，譬如完成在廚房里使用微波爐等一系列任務(wù)、正確表達自己的意向瞬痘、跟人合作完成一項任務(wù)等故慈。這些也都可以直接運用到其他形式的機器人。
對于大白框全，一個主要的挑戰(zhàn)是能量的蓄存：當下的能量大而持久的電池是很笨重的察绷。實現(xiàn)大白身體的第二大挑戰(zhàn)是實現(xiàn)其動作的靈活性。目前我們生活中的可充氣系統(tǒng)津辩，比如氣船和起重裝置拆撼，都是硬性的或者只能做簡單的動作。
即使如此喘沿，大白為代表的個人健康伴侶會逐步被實現(xiàn)闸度。我們已經(jīng)在使用可穿戴的、能與電腦和手機聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控裝置蚜印，譬如 Fitbit莺禁、Jawbone、Fuelband晒哄。我們也已經(jīng)有了生理學上和行為上的評估系統(tǒng)睁宰，譬如心速、心電信號寝凌、體溫柒傻、行走步數(shù)、攀爬步數(shù)较木、行走路程红符、燃脂估測、睡眠型態(tài)和質(zhì)量、飲食習慣以及其他的日吃ず睿活動致开。可穿戴的心臟活動記錄器和強心器萎馅，以及像Heart Check PEN這樣的手持型心臟監(jiān)視器双戳，基本上都是大眾可以享受的商品了。這些類型的設(shè)備會繼續(xù)大幅增長數(shù)目并改良品質(zhì)糜芳。
在不久的將來飒货，我們將會擁有大白的一部分，比如可以協(xié)助進食峭竣，穿衣塘辅，讓不能正常生活的人過得更好的桌面機器系統(tǒng)，使用現(xiàn)有機器人技術(shù)的初步版本已經(jīng)存在皆撩。當我們攻克了機器人的靈活度和認知挑戰(zhàn)扣墩，我們將會看到協(xié)助抬舉和運送病人的機器人，譬如日本的Robear扛吞，出現(xiàn)在醫(yī)院和療養(yǎng)院和家庭之中呻惕。這樣的機器人插上電源就能做重體力活。當我們攻克了思考喻粹、理解蟆融、推想上的挑戰(zhàn)草巡，我們會看到更多更多的自主機器人守呜。
耐心讀到這里的，一定都是真愛山憨，說不定都愛大白勝果男票查乒、女票，想要看看真實的大白長啥樣郁竟。這個嘛～～我們還真不知道玛迄，還是奉上大白他爸的照片吧。
本文作者孫春陽棚亩，CMU應(yīng)用機器人專業(yè)研究生蓖议，關(guān)注機器人在醫(yī)療健康、家庭和娛樂領(lǐng)域的發(fā)展讥蟆，與“大白之父”Chris Atkeson共事勒虾，愛大白勝過愛男票，微信公眾賬號buildbaymax瘸彤。
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