据physorg网站7月9日报道，婴儿之所以能够学会走步是因为他们能够意识到哪种动作和位置将造成身体不适并学习避免发生这类情况。在斯坦福人工智能实验室，计算机科学教授奥萨玛·卡提布和他的研究小组试图利用这种原理赋予机器人同时并顺利执行多种任务的能力。“如今，具有人类特点的机器人可以行走并挥手示意，但他们不能与环境互动，”卡提布说：“我们正在开发能够用身体接触、推动并移动物体的机器人。”
卡提布的研究项目是本田汽车公司“类人型机器人计划”的一部分，该计划旨在制造一种能够在变化中的复杂环境中执行有用任务的人类友好型机器人。1995年，卡提布设计的机器人孪生兄妹“罗密欧和朱丽叶”给本田汽车公司的官员们留下了深刻的印象，它们是一对移动式机器人手臂，可以合作执行复杂任务，比如举起一条长长的管子。在此之后，本田汽车决定雇用卡提布参与他们的“类人机器人计划”。
卡提布发明新一代机器人的灵感来源于人类自身。在思考与机器人动作有关的问题，卡提布注意到人类在作出身体动作时能够尽可能地把肌肉的作用力和不适程度减到最小。比如，在喝一口热咖啡的时候，大多数人会很自然地把前臂维持在45度，而不是把手臂举到耳朵附近或放到身体侧面。“他们利用其身体的有利条件来执行任务并采用使肌肉作用力最小的姿势。”
机器人要想成为有用的帮手，必须能够在移动的过程中操纵物体——就象动画片连续剧中简特森的机器人女佣罗茜那样，一边在房间里幽雅地滑动，一边擦窗户、扫除桌面灰尘并用吸尘器吸地板。卡提布很想知道能否利用人类在幼儿时期学会的能量最小化战略来教会机器人执行多种任务。
太极大师教机器人做动作
斯坦福大学的Bio-X（生物学与其他学科相结合而形成的交叉学科）计划旨在鼓励各学科间的科学研究，作为该计划的成员之一，卡提布与另一名Bio-x计划成员，生物工程学和机械工程学教授斯科特.德尔普合作，共同研究人类是如何移动的。他们使用传感器来跟踪人类所做出的动作，比如弯腰、行走和跳跃。其试验对象包括卡提布自己的学生和一名来自中国的太极拳大师。
基于这些观察，卡提布和他的研究小组设计了一个可以使所有位置上的人类肌肉作用力最小化的多变量模型，此外还制造了一条平稳的路线，计算机模拟的机器人可以在这条路线上移动并执行指定的任务。利用能量最小化战略，机器人可以无需即时计算出明确的运动路线的情况下做出动作（而传统方法需要通过大量的计算提前确定运动路线）。卡提布把机器人的思考过程比作“滚下山坡的皮球”。根据物理法则，皮球可以自动找出抵达山底的最低能量路线。这种能量优化模型允许机器人在使身体作用力最小化的同时完成任务，正如人类所做的那样。“我们发现你只需把与作用力有关的能量最小化，”卡提布说：“这样主要是为了引导机器人做出动作。”
迄今为止，该研究小组已经开发出了一部称为“斯坦波特（StaBot）”的原型计算机。但“斯坦波特”还不是一个真正的机器人，它只是以一个虚拟机器人的形式存在于卡提布的计算机屏幕上。“斯坦波特”具备实体机器人的所有属性，可以对重力以及实体机器人将面对的其它作用力做出反应。卡提布希望一年以后他的设想能够在本田汽车公司的类人型机器人阿西莫（高级步行创新移动机器人的简称）身上得到体现。尽管这个年满7岁的机器人可以行走、奔跑并与身边的客人打招呼，但它还不能在复杂的实时环境中执行有用的任务。利用卡提布的新软件，高级步行创新移动机器人最终将能够做一些家务事，比如烫熨衣服和抹桌子。“我们的目标是赋予这些机器类似人类的操作技能，”他说：“所做的一切都是为了让阿西莫能够做出象人一样的高级动作并能够与环境互动。”
安全优先
除了能够扫地和使用吸尘器之外，象阿西莫那样的机器人还必须是安全的和人类友好型的，这样它们才能在人类环境中得到普及。例如，要想安全地与一个人握手，机器人必须懂得运用适度的压力。
卡提布实验室的工作人员们设计出了一些确保安全的创新方法，其中包括允许机器人手臂使用多部电动机，这样就可以调节接触的柔和度。卡提布说，阿西莫之后的下一人机器人的安全性将比今天的典型机器人高一个数量级。卡提布预言，在不久的将来，机器人能够做各种繁重和琐碎的家务事，比如洗碗或整理办公文档，而且几乎或完全不需要人的参与。“现阶段我们正着眼于机器人的身体能力。”他说：“我们希望向更高的水平迈进，从而使人类只需通过声音就能够指示机器人为我们服务。”
英文原文链接参见：
http://www.physorg.com/news103217043.html
作者：
2007-7-14