看过了黑科技上天 来看看机器人下海考古

如果你去年在汉堡IROS机器人盛会听过Oussama Khatib的演讲,你应该对他说的“疯话”应该还有印象。会后,我们立刻当然把Oussama堵住了:你说潜水机器人啥?!原来,这个叫做 OceanOne的机器人与法国方面合作,参与了一个绝密项目,现在该项目正式解密了,我们终于可以看看他们搞了什么鬼。

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图片来源:IEEE Spectrum。

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最开始,OceanOne并不是考古机器人——阿联酋的阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)提出概念构想,作为一种监测红海中深海珊瑚的方式。KAUST红海研究中心的海洋科学助理教授Christian Voolstra去年在一次采访中说道了这个概念的来源:

“目前人们使用一种叫做ROV(遥控操作车)的设备,是由灵活度有限的两个机器人臂组成的小潜水艇。使用ROV检查脆弱精巧的珊瑚群还是很有问题的。KAUST电子工程学院的Khaled Salama教授认识斯坦福大学的人,可能可以帮助我们创造一种新的机器人交互系统。我们和斯坦福团队的人联系,告诉他们我们对于目前有的工程解决方案非常头疼。他们说‘好,我们知道如何做机器人......何不做一个水下机器人?”

OceanOne和传统的水下ROV不同,从很多层面上都比ROV好多了。它更加小,大约和真人潜水员差不多,大约5英尺高(大约一米五),可以非常灵活。机器人有一层油防护,而不是用空气做防水,这样不用压缩,让机器人最多可以进入2000米的水深(!)。OceanOne专门设计用于在狭窄空间内精确操作,它有8个推进器,可以在水流中自动保持稳定。使用目前的水下设备时,“大部分时间都是用来保持机器人稳定,”Voolstra博士告诉IEEE Spectrum,“而不是专心在研究任务上。”

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机器人最突出的特点是一对柔软、有弹性的手臂,明显代表了Meka Robotics在被谷歌收购前最后的项目。手腕里有力量传感器,最终的目标是要在每个手指里都加入触觉传感器。有了装满传感器的手臂、手和脑袋,OceanOne的形状非常像人,这也是与现有的ROV相比OceanOne的颠覆之处。

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传统的ROV是一个超级大块头的潜水艇一样的东西,有几个可以抓的手臂。对于石油钻井之类的功能挺不错,但是对于脆弱精巧的珊瑚和水下考古环境,你做好准备和珊瑚宝贝们说再见吧,因为一定会被这些粗鲁的机器狂暴地撞坏。而且操作的方式也非常不自然,没有对待易碎物品所需的控制和反馈。

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图:Frederic Osada和Teddy Seguin。图片来源DRASSM。

OceanOne代表了水下机器人的一种新方法:远程监控。它的设计类似人类,因为这让人容易使用。OceanOne给人的视角与你看到自己手臂的视角类似。因为使用了触觉反馈,要抓起不物体而不捏碎东西变得非常简单和自然了,即使是对于没有很多操作经验的人都可以。

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这大致来说就是支持人形机器人的原因,即便这在设计上得有所妥协,因为增加了复杂度,且没有为某个专门的任务最优化。例如,如果你想从轮船残骸中拿起一块陶器,有两只手并且有触觉就非常理想,只要人在控制机器人。对于一个全自动化系统这不一定是最好的方法,但是对于OceanOne(至少在可预见的未来)运行得挺好。

OceanOne的第一项任务是La Lune,国外路易十四的旗舰大船,在1664年与法国南部海岸外20英里沉入100米深的水底。100米听起来可能不怎么样,但是我们咨询的潜水专家说,如果没有强度很大的训练和许多帮助人生存的特殊设备,人类很难去到这样的深度。我们很高兴地看到,机器人没有出现什么问题。从新闻发布来看:

“在一队研究过遗址的深海考古学家帮助下,Oussama Khatib发现了一个葡萄大小的花瓶。他精准地悬浮在花瓶上空,伸出手、感受到它的形状和重量,然后伸出一根手指来拿住花瓶。他游去一个修复篮,轻轻将花瓶放入,盖上盖子。然后他站起来,与他周围的几十个考古学家和工程师们击掌。”

“我们以非常自然、非常有意义地方式将人与机器人结合在一起。人类可以为机器人提供直觉、专业和认知能力。”Khatib说,“两者共同带来了一种很好的结合。人与机器人一起可以进行对人来说比较危险的工作,同时人类也在那儿参与。”

在拿取花瓶时,大家非得让Khatib展示这项特异功能:当OceaOne游泳穿过残骸时卡在了两个大炮之间。反方向发射推进器也出不来,所以Khatib控制了手臂,让机器人动起来,做了类似俯卧撑的动作,然后OceanOne就成功脱身了。

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OceanOne现在还是原型,KAUST的Voolstra博士解释道“我们的计划是进行一系列实验来体现机器人双手的灵活性和敏感度。”一旦机器人试验成功,Voolstra博士希望用它来研究中光度珊瑚礁,生长的位置对于使用潜水装置的人类来说太深了。我们对于这些珊瑚的认识还很少,但是随着世界上珊瑚越来越少,它们也许可以是一个独特的珊瑚避难所。Voolstra博士说:

“我们尤其希望进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种的原位荧光测量,将让我们了解中光度珊瑚的低光适应与繁殖潜力。目前研究深海物种的惯例是将它们从海里拿出来,到水面上来观察,但是这意味着你将它们带离了它们的自然环境。直到现在,我们还不能不经干扰地在他们的自然环境研究它们。”

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我们好想看到OceanOne未来还有什么潜力。它代表了深海水下操作的全新方法,看起来很酷,也不会弄坏东西。新闻发布的感觉是,我们未来会看见一队机器人共同工作,做点严肃的研究,或者,打捞几只海底美人鱼?

via IEEE Spectrum

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