如何让机器人具备像人类一样的触觉？.doc

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1、如何让机器人具备像人类一样的触觉？　　但机器仍然缺乏一些至关重要的能力，因此短期内依旧难以在很多功能上赶超人类——精密而完善的触觉便是其中之一。　　例如，斯坦福医院头颈外科医生尼古拉斯·布雷文思(NikolasBlevins)经常进行耳部手术，在手术过程中，他必须掌握熟练的技巧，才能将耳骨与薄如蝉翼的内表面剥离开来。　　布雷文思正在与机器人学家肯尼斯·萨利博瑞(J.KennethSalibury)和萨尼·陈(SonnyChan)合作设计一款软件，使之可以在正式手术前进行“排练”。这款程序能将X射线与磁共振成像数据进行融合，从而创造出栩栩如生的3D内耳模型，供外科医生练习之用。还可以借此对

2、病人的头盖骨进行一场“虚拟旅行”，通过虚拟方式“感受”软骨、骨骼和软组织之间的细微差别。　　然而，无论多么细致入微，这款软件也只能在大致程度上为布雷文思提供粗糙的触觉感受。“要做虚拟手术，就必须有触觉。”他指的是可以通过计算机模拟技术模仿人类触觉的技术。　　这款软件所面临的局限在机器人行业十分典型，也正因如此，对人类而言十分本能的任务，在机器身上却很难实现。自从斯坦福人工智能实验室在上世纪六十年代设计出首款机器手臂以来，机器人已经学会了在工厂里进行重复性的劳动。但在很多基本功能上却始终面临困难，例如打开处于关闭状态的门，跌倒后自己爬起来，从口袋里拿出硬币，以及在手指上转动铅笔。　　在学术

3、界，这种高级的人工智能技术与拙劣的实际行动能力之间的相关性，甚至有一个专门的名称：莫拉维克悖论。这是以机器人先驱汉斯·莫拉维克(HansMoravec)的名字命名的一种理论，他在1988年的写下了这样一段话：“要让计算机在智力测验或象棋比赛中，实现像成人一样的表现，是相对比较容易的；但是要让电脑具备如一岁小孩般的感知和行动能力，却是相当困难的，甚至完全不可能实现。”　　如果要让机器人像服务员、卫生员、文秘、保健员一样，与人类展开真正的协作，就必须依靠触觉学和运动学领域的进步。　　“这个问题很复杂，需要时间。”加州大学伯克利分校机器人学家肯·古德伯格(KenGoldberg)说，“人类很擅

4、长这些事情，我们经过了数百万年的进化。”　　人类触觉无比精密　　作为一种感觉，触觉的复杂程度远超普通人的想象。人类拥有一系列器官，可以精确地感知压力、冲力、温度和震动。（德国研究人员发现，浣熊已经进化出动物世界中最复杂的大脑功能，使之可以在黑暗中处理触觉冲动）。　　研究显示，人类触觉的精密程度比之前所认为的高出好几个数量级。例如，瑞典科学家在《自然》杂志上刊登论文称，人体的动态触觉（例如，当手指划过表面时的触觉）可以区分出高度不超过13纳米的凸起，也就是0.0000005英寸。　　这相当于一个分子的大小。按照瑞典皇家理工学院表面化学教授马克·鲁特兰德(MarkRutland)的解释，假如

5、人的手指像地球一样大，它足以感觉出一辆汽车和一栋房子的大小差异。生理学家认为，手指与各种表面之间的互动可以被一种名为“机械感受器”(mechanoreceptor)的器官探测到，这种器官植根于人体皮肤的不同深度中。有些能感受到物体的尺寸或形状变化，还有的可以感受到震动。　　具体到细微的表面震动，关键信息源自帕氏小体(Paciniancorpuscles)，这是一种长约1毫米的椭圆形结构，可以在形状改变时发出信号。　　触觉学的目标就是复制这种敏感性，因此，这门学科在计算世界与人类相联系的过程中扮演着越来越重要的作用。触觉学最重大的进步之一是由MakoSurgical公司创造的，这是机器人学

6、家罗尼·阿伯维茨(RonyAbovitz)2004年创办的一家公司。2006年，MakoSurgical开始提供一种机器人，能在外科医生修复膝关节炎的过程中，为其提供精确反馈。　　“我认为触觉学是一种将机器智能与人类智能整合起来的方式，它能让机器和人类分别发挥自己的长处。我认为二者将存在一种有趣的共生方式。”阿伯维茨说。　　“外科医生仍然拥有控制感，可以将精力投入到动作和力道上。但所有的智能引导任务，以及外科医生的常规活动，都是由机器来负责的。”　　机器人蕴含危险　　即使是在机器人的地位已经确立的工业领域，专家也担心，与机器人并肩工作的人可能面临危险。机器人已经在美国引发了数十次工人伤亡

7、时事件。如果要真正促成机器人革命的发生，科学家就必须创造能严格遵守安全标准的机器，而且成本不能过高。　　“过去30年间，工业机器人一直都只关注一个指标：又快又便宜。”美国机器人公司HDTGlobal高级项目总监肯特·梅西(KentMassey)说，“我们一直都看重速度，这很好，但当今的常规机器手都很死板，而且又笨重又僵硬，所以十分危险。”　　现在已经有很多机器手设计公司开始着眼于更加安全的产品，梅西的公司便是其中之一。波士顿的Ret