看過(guò)了黑科技上天，來(lái)看看機(jī)器人下海考古

圖片來(lái)源：IEEE Spectrum。

如果你去年在漢堡IROS機(jī)器人盛會(huì)聽(tīng)過(guò)Oussama Khatib的演講，你應(yīng)該對(duì)他說(shuō)的“瘋話”應(yīng)該還有印象。會(huì)后，我們立刻當(dāng)然把Oussama堵住了：你說(shuō)潛水機(jī)器人啥？！原來(lái)，這個(gè)叫做OceanOne的機(jī)器人與法國(guó)方面合作，參與了一個(gè)絕密項(xiàng)目，現(xiàn)在該項(xiàng)目正式解密了，我們終于可以看看他們搞了什么鬼。

最開(kāi)始，OceanOne并不是考古機(jī)器人——阿聯(lián)酋的阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）提出概念構(gòu)想，作為一種監(jiān)測(cè)紅海中深海珊瑚的方式。KAUST紅海研究中心的海洋科學(xué)助理教授Christian Voolstra去年在一次采訪中說(shuō)道了這個(gè)概念的來(lái)源：

“目前人們使用一種叫做ROV（遙控操作車(chē)）的設(shè)備，是由靈活度有限的兩個(gè)機(jī)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(wèn)題的。KAUST電子工程學(xué)院的Khaled Salama教授認(rèn)識(shí)斯坦福大學(xué)的人，可能可以幫助我們創(chuàng)造一種新的機(jī)器人交互系統(tǒng)。我們和斯坦福團(tuán)隊(duì)的人聯(lián)系，告訴他們我們對(duì)于目前有的工程解決方案非常頭疼。他們說(shuō)‘好，我們知道如何做機(jī)器人......何不做一個(gè)水下機(jī)器人？”

OceanOne和傳統(tǒng)的水下ROV不同，從很多層面上都比ROV好多了。它更加小，大約和真人潛水員差不多，大約5英尺高（大約一米五），可以非常靈活。機(jī)器人有一層油防護(hù)，而不是用空氣做防水，這樣不用壓縮，讓機(jī)器人最多可以進(jìn)入2000米的水深（！）。OceanOne專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于在狹窄空間內(nèi)精確操作，它有8個(gè)推進(jìn)器，可以在水流中自動(dòng)保持穩(wěn)定。使用目前的水下設(shè)備時(shí)，“大部分時(shí)間都是用來(lái)保持機(jī)器人穩(wěn)定，”Voolstra博士告訴IEEE Spectrum，“而不是專(zhuān)心在研究任務(wù)上。”

 

機(jī)器人最突出的特點(diǎn)是一對(duì)柔軟、有彈性的手臂，明顯代表了Meka Robotics在被谷歌收購(gòu)前最后的項(xiàng)目。手腕里有力量傳感器，最終的目標(biāo)是要在每個(gè)手指里都加入觸覺(jué)傳感器。有了裝滿(mǎn)傳感器的手臂、手和腦袋，OceanOne的形狀非常像人，這也是與現(xiàn)有的ROV相比OceanOne的顛覆之處。

 

傳統(tǒng)的ROV是一個(gè)超級(jí)大塊頭的潛水艇一樣的東西，有幾個(gè)可以抓的手臂。對(duì)于石油鉆井之類(lèi)的功能挺不錯(cuò)，但是對(duì)于脆弱精巧的珊瑚和水下考古環(huán)境，你做好準(zhǔn)備和珊瑚寶貝們說(shuō)再見(jiàn)吧，因?yàn)橐欢〞?huì)被這些粗魯?shù)臋C(jī)器狂暴地撞壞。而且操作的方式也非常不自然，沒(méi)有對(duì)待易碎物品所需的控制和反饋。

 

圖：Frederic Osada和Teddy Seguin。圖片來(lái)源DRASSM。

OceanOne代表了水下機(jī)器人的一種新方法：遠(yuǎn)程監(jiān)控。它的設(shè)計(jì)類(lèi)似人類(lèi)，因?yàn)檫@讓人容易使用。OceanOne給人的視角與你看到自己手臂的視角類(lèi)似。因?yàn)槭褂昧擞|覺(jué)反饋，要抓起不物體而不捏碎東西變得非常簡(jiǎn)單和自然了，即使是對(duì)于沒(méi)有很多操作經(jīng)驗(yàn)的人都可以。

這大致來(lái)說(shuō)就是支持人形機(jī)器人的原因，即便這在設(shè)計(jì)上得有所妥協(xié)，因?yàn)樵黾恿藦?fù)雜度，且沒(méi)有為某個(gè)專(zhuān)門(mén)的任務(wù)最優(yōu)化。例如，如果你想從輪船殘骸中拿起一塊陶器，有兩只手并且有觸覺(jué)就非常理想，只要人在控制機(jī)器人。對(duì)于一個(gè)全自動(dòng)化系統(tǒng)這不一定是最好的方法，但是對(duì)于OceanOne（至少在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)）運(yùn)行得挺好。

OceanOne的第一項(xiàng)任務(wù)是La Lune，國(guó)外路易十四的旗艦大船，在1664年與法國(guó)南部海岸外20英里沉入100米深的水底。100米聽(tīng)起來(lái)可能不怎么樣，但是我們咨詢(xún)的潛水專(zhuān)家說(shuō)，如果沒(méi)有強(qiáng)度很大的訓(xùn)練和許多幫助人生存的特殊設(shè)備，人類(lèi)很難去到這樣的深度。我們很高興地看到，機(jī)器人沒(méi)有出現(xiàn)什么問(wèn)題。從新聞發(fā)布來(lái)看：

“在一隊(duì)研究過(guò)遺址的深海考古學(xué)家?guī)椭拢琌ussama Khatib發(fā)現(xiàn)了一個(gè)葡萄大小的花瓶。他精準(zhǔn)地懸浮在花瓶上空，伸出手、感受到它的形狀和重量，然后伸出一根手指來(lái)拿住花瓶。他游去一個(gè)修復(fù)籃，輕輕將花瓶放入，蓋上蓋子。然后他站起來(lái)，與他周?chē)膸资畟€(gè)考古學(xué)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(jī)器人結(jié)合在一起。人類(lèi)可以為機(jī)器人提供直覺(jué)、專(zhuān)業(yè)和認(rèn)知能力。”Khatib說(shuō)，“兩者共同帶來(lái)了一種很好的結(jié)合。人與機(jī)器人一起可以進(jìn)行對(duì)人來(lái)說(shuō)比較危險(xiǎn)的工作，同時(shí)人類(lèi)也在那兒參與。”

在拿取花瓶時(shí)，大家非得讓Khatib展示這項(xiàng)特異功能：當(dāng)OceaOne游泳穿過(guò)殘骸時(shí)卡在了兩個(gè)大炮之間。反方向發(fā)射推進(jìn)器也出不來(lái)，所以Khatib控制了手臂，讓機(jī)器人動(dòng)起來(lái)，做了類(lèi)似俯臥撐的動(dòng)作，然后OceanOne就成功脫身了。 

OceanOne現(xiàn)在還是原型，KAUST的Voolstra博士解釋道“我們的計(jì)劃是進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)體現(xiàn)機(jī)器人雙手的靈活性和敏感度。”一旦機(jī)器人試驗(yàn)成功，Voolstra博士希望用它來(lái)研究中光度珊瑚礁，生長(zhǎng)的位置對(duì)于使用潛水裝置的人類(lèi)來(lái)說(shuō)太深了。我們對(duì)于這些珊瑚的認(rèn)識(shí)還很少，但是隨著世界上珊瑚越來(lái)越少，它們也許可以是一個(gè)獨(dú)特的珊瑚避難所。Voolstra博士說(shuō)：

“我們尤其希望進(jìn)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熒光測(cè)量，將讓我們了解中光度珊瑚的低光適應(yīng)與繁殖潛力。目前研究深海物種的慣例是將它們從海里拿出來(lái)，到水面上來(lái)觀察，但是這意味著你將它們帶離了它們的自然環(huán)境。直到現(xiàn)在，我們還不能不經(jīng)干擾地在他們的自然環(huán)境研究它們。”

我們好想看到OceanOne未來(lái)還有什么潛力。它代表了深海水下操作的全新方法，看起來(lái)很酷，也不會(huì)弄壞東西。新聞發(fā)布的感覺(jué)是，我們未來(lái)會(huì)看見(jiàn)一隊(duì)機(jī)器人共同工作，做點(diǎn)嚴(yán)肅的研究，或者，打撈幾只海底美人魚(yú)？

via IEEE Spectrum

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