WRC 2016｜Oussama Khatib 教授：“海洋一號”最大的技術(shù)難點(diǎn)是什么？

本文作者：亞萌

2016-10-22 23:52

專題：2016 世界機(jī)器人大會

導(dǎo)語：在世界機(jī)器人大會的現(xiàn)場，雷鋒網(wǎng)對斯坦福教授 Oussama Khatib 進(jìn)行了采訪，他講解了水下機(jī)器人最大的技術(shù)難點(diǎn)、通信問題以及與 Asimo 的合作。

10 月 22 日，在世界機(jī)器人大會的現(xiàn)場，雷鋒網(wǎng)對斯坦福教授 Oussama Khatib 進(jìn)行了采訪，詢問了幾個關(guān)于“海洋一號”的關(guān)鍵技術(shù)問題。

WRC 2016｜Oussama Khatib 教授：“海洋一號”最大的技術(shù)難點(diǎn)是什么？

先簡單介紹一下 Oussama Khatib：他現(xiàn)為斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授，致力于以人為中心的機(jī)器人方面的方法和技術(shù)研究，包括仿人控制體系結(jié)構(gòu)、人類運(yùn)動的合成、交互式動態(tài)模擬、觸覺學(xué)、人性化機(jī)器人設(shè)計(jì)。Oussama Khatib 先生是施普林格手冊機(jī)器人手冊的合作編輯，并獲得了 PROSE 獎。他是 IEEE 院士，也是一位杰出的講師、國際機(jī)器人研究基金會主席，并獲得了日本機(jī)器人協(xié)會頒發(fā)的研發(fā)獎。2010 年，他獲得了機(jī)器人與自動化機(jī)器人領(lǐng)域的 IEEE RAS 先鋒獎；2013 年獲得 IEEE RAS 杰出服務(wù)獎；2014 年獲得 IEEE RAS George Saridis 領(lǐng)袖獎。

他所制造的“海洋一號”（Ocean One）機(jī)器人潛入到 100 米左右的海底，成功從一艘法國的沉船上打撈出完整的古董文物，令人驚嘆?！昂Ｑ笠惶枴睋碛辛钊穗y忘的人形外觀和靈敏的操控性能，為水下機(jī)器人展示了一種新的可能。（感興趣的讀者可猛戳：WRC 2016｜斯坦福教授Oussama Khatib：海底“阿凡達(dá)”如何在350年前的沉船上打撈一只古董花瓶）

WRC 2016｜Oussama Khatib 教授：“海洋一號”最大的技術(shù)難點(diǎn)是什么？

下面進(jìn)入采訪正文。

雷鋒網(wǎng)：在制造“海洋一號”過程中，最困難的技術(shù)部分是什么？

最難的部分是：水。機(jī)器人在水下“存活”是非常困難的。你需要把機(jī)器人密封起來，每當(dāng)我們提到水下機(jī)器人，就會想到把所有的電子組件密封進(jìn)一個運(yùn)載工具（Vehicle）里。但是“海洋一號”不一樣，它不僅有運(yùn)載工具，還有肩膀、手肘等連在一起的硬件，并且相互間還要移動。

這當(dāng)中我們使用了“油填充結(jié)構(gòu)”（Oil-filled Structures），當(dāng)外界水壓增加時，機(jī)器人內(nèi)部的油也會增加壓力，使得“海洋一號”的內(nèi)外壓力保持一致。通過這種結(jié)構(gòu)，來保護(hù)這種具有多關(guān)節(jié)系統(tǒng)里的固件。

另外一點(diǎn)的考慮就是，這種形狀的“海洋一號”不能造的太重。在水下，機(jī)器人有兩個“心”，一個是機(jī)器人本身的重心，一個是水浮力的中心，一旦保證了重心和浮心處在一個地方，那么機(jī)器人就能保持平衡，在水下愉快地“玩?！绷?。

雷鋒網(wǎng)：根據(jù)媒體的報道，“海洋一號”最深可以下降到海底 2000 米，你們怎么解決通信問題呢？

首先說明一下，目前我們所造的機(jī)器人版本最多只能到水下 200 米，所謂 2000 米這個數(shù)據(jù)指的是“我們可以做到”，只要我們修改機(jī)器人內(nèi)部的油壓就可以。

通信這個問題確實(shí)是非常重要的。我們采用的是無線光通信，并使用光的調(diào)制解調(diào)器，這可以讓你實(shí)現(xiàn) 10米、20 米的通信，并且還要依賴于水體的清澈度而定。所以大概在機(jī)器人光信號可以達(dá)到的 10-20 米的地方，我們會放置繼電器。繼電器從機(jī)器人那里接收信號，再通過電線傳到海面。所以機(jī)器人移動的時候，繼電器也會跟著移動。

同時還有一個關(guān)鍵問題就是，機(jī)器人的供能?！昂Ｑ笠惶枴笔切枰潆姷?，充電就需要花費(fèi)時間。但是你希望這個充電的過程可以在水下進(jìn)行，因?yàn)闊o論是把機(jī)器人放到水底還是從水底拉到海面，都是要費(fèi)一定時間的（編者注：比如遇到洋流等時間花費(fèi)會更多）。所以我們也會在繼電器上面放置充電裝置（目前這個還只是處在概念設(shè)想當(dāng)中），繼電器通過線纜連接到海上，所以電量就不成問題。我們未來的設(shè)想是，一個繼電器給多個機(jī)器人供能，一組機(jī)器人之間輪流充電，輪流執(zhí)行任務(wù)。

雷鋒網(wǎng)：你之前提到過與 Asimo 的合作，具體是哪方面呢？

Asimo 是目前最先進(jìn)的人形機(jī)器人系統(tǒng)之一，它在行動能力方面，像走路、跑步、跳躍等表現(xiàn)優(yōu)秀，同時它還有著杰出的與人交互和操控的技能，它的手可以做很多事情。所以我們與 Honda 的合作主要是在操控技能方面，讓“海洋一號”可以與周圍的真實(shí)世界進(jìn)行“物理性”的接觸，從而能夠與人互動。想必你也在視頻里看到“海洋一號”與海底的物體、與人的各種接觸，而多點(diǎn)接觸對于機(jī)器人來說是非常困難的。另外我們還有一點(diǎn)合作就是，使用高層次的算法讓機(jī)器人的整個身體保持協(xié)調(diào)，避免手臂之間、手臂與身體的碰撞等問題。