让机器人成为更好的协作伙伴

如今机器人已遍布各个领域：它们为汽车喷漆、执行外科手术、完成安防巡逻。在某中心的仓库中，机器人正扮演着越来越关键的角色，每天帮助加速向数百万客户交付货物。

某位研究人员致力于帮助某中心的机器人与物流中心工作人员更有效地协作，让机器人承担更繁琐的任务，而人类则可以专注于更高价值的工作。这位研究者从小就是乐高爱好者，从搭建基础套装发展到为静态玩具添加马达和其他机械装置。“乐高涉及很多机械和电气知识，“他表示，“后来学习了编程并增加了软件层。通过这三个组件，可以构建能够感知周围环境、移动并执行任务的系统。”

当前机器人的局限性

尽管如今机器人能执行众多任务，但它们仍然存在局限性。特别是在许多情况下，由于无法与人类无缝协作，机器人只能被分配执行可预测的、机械性的任务，要么与人员隔离，要么需要严格控制并降低运行速度。

“目标是打造能够’突破围栏’的机器人，“研究者表示，“正在开发能够安全运行、与人类无缝协作并可大规模部署的机器人系统。”

三大技术挑战

要实现机器人生产力的下一阶段突破，需要克服三个重大技术障碍，每个障碍都代表着机器人能力的重大飞跃：

空间人工智能

机器人在空间智能方面落后于人类甚至动物。例如，狗对周围环境有良好的感知能力，知道自己的床在哪里，也熟悉晨间散步的路线。而机器人则远未达到这种水平。“除非受到严格引导（如通过地板中嵌入的磁条），否则机器人缺乏空间智能，“研究者指出，“要让机器人与人类紧密协作，必须具备真正的空间智能。它们不能与周围物体纠缠，也不能迷失方向。”

人机协作环境

具备空间人工智能的机器人能够成功在工作空间中导航。但要能在人类行为不可预测的情况下（如突然停下与同事交谈、突然弯腰捡起掉落的钥匙、急剧改变行走方向）在同一空间移动，需要机器人技能的另一项提升。“机器人需要能够对人类连续动作做出反应。如果叉车司机放下托盘，机器人遇到30秒前还不存在的物体会怎样？它们需要能够处理这种情况。”

但赋予机器人这种能力极其困难。人类在即时互动中使用大量信号：相互交谈、指向物体、甚至用眼神传递微妙信息。“人们用于沟通的线索真的很难替代，“研究者表示。

实时反应能力

机器人要在接近人类的环境中取得成功，仅了解周围环境或避开人员是不够的。它们需要实时响应物理环境或所协助人员行为的变化。“如果能够实现前两点，但处理第三项要求需要一个小时——那么这样的系统就没有实用价值，“研究者强调，“人们对’突破围栏’机器人的延迟容忍度极低，必须以秒为单位衡量。如果要求机器人让路但它没有响应，人们会立即认为出了问题。”

技术实现路径

实现这种实时响应能力极具挑战性：不能为每个车间机器人配置无限的计算资源。这需要精心分层开发新的机器人能力：

• 需要能够在陌生空间中移动，携带某种内部地图，类似于GPS驱动的汽车路线系统
• 必须对不断变化的人员和空间做出响应
• 需要在具有反射表面等挑战性环境中实现卓越的传感能力
• 传感需要高保真度，传感器周围的推理必须能够处理被感知对象行为的后果或后续影响

具备这些技能的机器人需要配备具有极快计算能力的传感器套件，不过度消耗机器人或其连接云端的资源；同时需要能够解释周围环境情况的数据集。

技术发展前景

更高效的机器人将带来多重效益：提高生产力，甚至为学习维修、编程和设计机器人的人员创造更多就业机会。“更智能、更优秀的机器人是必然趋势，“研究者总结道，“它们带来的好处将是巨大的。”