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有弹性的机器人

有弹性的机器人

教机器人走路是一回事。但现在,科学家已经教会机器人跛行——这实际上是一个很大的进步。


成绩单

补偿伤害的机器人。我是鲍勃·赫森,这里是《科学更新》。

如果你扭伤了脚踝,你可能会跛行或使用拐杖,但你会找到一些方法来四处走动。现在,康奈尔大学的科学家们已经造出了一个能做同样事情的机器人。

该团队包括现任职于佛蒙特大学的计算机科学家乔希·邦加德。他说,他们的四足机器人实际上可以学习自己的身体在太空中如何定位。如果情况突然改变,它会检查自身是否受损。

Josh邦加德:

在它发现问题所在后,它就能想出新的移动方式,或新的策略,让它继续执行任务,尽管它已经受伤或受损。

下一步,他们计划给机器人编程,让它们自行修复,甚至召唤其他机器人来帮助。他说,这种复原能力可能有助于探索其他星球,或在地球上调查灾区。

我是美国科学促进会的鲍勃·赫森。manbetx注册与登录


研究的意义

科学家们正在设计越来越多的机器人来探索人类不能或不应该去的地方,比如火星表面、活火山边缘或危险的灾难现场。但是如果这些机器人受伤了怎么办?如果让人类去修理它们,首先就会违背制造机器人的目的。在某些情况下,这是不可能的。

这就是邦加德的团队想要开发能够自我修复的机器人的原因。要做到这一点,机器人需要知道它们什么时候坏了。他们只能知道如果他们知道什么是正常的,就纠正它。例如,你无法意识到你摔断了你的腿,除非你知道你的腿是健康和完整的感觉。换句话说,这些机器人需要一个自我形象。

这不是一件容易编程的事情。人类婴儿和蹒跚学步的幼儿在生命的最初几年里逐渐认识到他们是与他人分开的,他们有许多不同的身体部位和各种各样的身体和情感感受,以及生病或受伤是什么感觉。如果像我们这样复杂的大脑需要那么长时间才能形成自我形象,你怎么能让一个简单的机器人做到呢?

你可以从降低期望值开始。机器人没有必要像人类一样思考,或者称自己为“我”,以使其具有弹性。它甚至不需要像我们一样去看、去听、去感受。事实上,邦加德的团队发现一个机器人只需要两个传感器来诊断和纠正损坏:一个检测机器人是向左倾斜还是向右倾斜,另一个检测机器人是向上倾斜还是向下倾斜。来自这两个传感器的信息告诉机器人它的身体在空间中的方向。由此,它可以推断可能的损害。例如,如果它试图让自己的身体保持水平,但实际上却向前向右倾斜,它可以意识到它的右前腿一定有问题。

尽管如此,机器人还是要学会如何做到这一点。它从预装的东西开始:两个倾斜传感器和一个包含基本物理定律的内部虚拟现实系统。在练习各种动作的同时,机器人从倾斜传感器收集信息,并将数据输入自身内部的虚拟现实模型。一旦模型完全开发出来,机器人就可以用它来跟踪自己在太空中的位置,比如行走、奔跑、爬上或蹲下。当来自传感器的信息与模型冲突时——例如,它的身体应该是水平的,但实际上它向后倾斜——机器人就会推断出有什么地方出了问题,并可以采取行动试图纠正它。

正如你所听到的,通过一些额外的编程,机器人不仅可以补偿伤害,还可以修复它们,或者与附近的修复机器人沟通,告诉它们它们需要帮助。邦加德说,他们的模型也可以用于创建机器人可以应对突然改变他们的环境的例子,改变他们的步态平滑的岩石地形变化时,或停止时达到一个水淹面积会毁掉整个机器。这种自给自足将是机器人接管危险的人类工作的必要条件。

现在试着回答以下问题:

  1. 研究人员称他们的机器人“有弹性”是什么意思?
  2. 这个机器人在什么意义上有自我意识?在哪些方面它没有自我意识?
  3. 有哪些损伤是机器人仅用倾斜传感器无法检测到的?要具体。
  4. 考虑一下你对第三个问题的答案。假设你要让这些机器人能够检测到这种损伤。你能想到的最简单的传感器或其他设备是什么?

你可能想看看2006年12月8日,科学更新播客来了解更多关于本期《科学更新》和其他节目的信息。本播客的主题包括:你给我们的生日祝福,关于非洲疟疾的好消息,可以从伤害中恢复的机器人,关于尼安德特人的消息,关于测谎仪的真相,以及金钱揭示了我们最好和最坏的一面。


为教师

在国家地理新闻的文章里新型机器人能自主繁殖,你可以了解自我复制机器人及其可能的应用。

在PBS Interactive活动中炸弹小组:危险任务机器人在美国,学生们面临三种可能使用危险机器人的危险情况。他们必须阅读场景,遇见机器人,然后匹配正确的机器人的工作。


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