美科學(xué)家研制出可回應(yīng)人類手勢(shì)的機(jī)器人
你做了個(gè)手勢(shì),然后舒舒服服坐在沙發(fā)上,聊天、看書,已經(jīng)接收到指令的機(jī)器人正在干活——你相信,它一定知道你讓它做什么,并能順利完成。
迄今為止,這種自發(fā)的、能完成一切任務(wù)的機(jī)器人,還只是科幻故事中的角色。不過,美國(guó)布朗大學(xué)的機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)取得了重要的突破:他們演示了在多種環(huán)境中(室內(nèi)、室外)和不同的光線下,機(jī)器人如何從主人那里接收和服從手勢(shì)指令。
“我們創(chuàng)造了一種新系統(tǒng),這讓機(jī)器人在較遠(yuǎn)的地方也能準(zhǔn)確了解你的指令——你既不需要穿上特制的服裝,不需要呆在特殊的環(huán)境,更不需要跟在機(jī)器人后面監(jiān)控它,”這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、布朗大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授查德?詹金斯( Chad Jenkins)表示。
3月11日—13日,詹金斯出席在圣地亞哥召開的“人—機(jī)器人互動(dòng)研討會(huì)”。在會(huì)議上,他一份附帶視頻文件的論文,論文的第一作者是布朗大學(xué)的畢業(yè)生馬修?洛普(Matthew Loper),撰稿人則包括了布朗大學(xué)的畢業(yè)生內(nèi)森?柯尼希(Nathan Koenig)、索尼亞?切諾娃(Sonia Chernova)和來自馬薩諸塞州一家名為iRobot機(jī)器人制造公司的研究人員克麗絲?瓊斯(Chris Jones)
這份視頻文件中,研究人員分別用語言和手勢(shì)向機(jī)器人布置任務(wù)。
布朗大學(xué)的學(xué)生們采用了多種手勢(shì)來命令機(jī)器人,其中包括“跟我來”、“停下”、“等待”和“開門”等。在大多數(shù)時(shí)間內(nèi),一位學(xué)生會(huì)走在機(jī)器人前面,指示它轉(zhuǎn)在狹窄的走廊,而在室外停車場(chǎng)則直線前進(jìn)。自始至終,機(jī)器人一直以3英尺的距離,忠實(shí)地跟隨著研究者,即使研究者退后、轉(zhuǎn)圈或突然走近機(jī)器人。
在一次實(shí)驗(yàn)中,切洛娃用一系列手勢(shì)和詞語向機(jī)器人下達(dá)指令,讓它走到門外、停止、轉(zhuǎn)身、在走回屋子,回到它接受任務(wù)的地方。隨即,切洛娃再次命令機(jī)器人跟隨她穿過走廊。
研究者還成功地命令機(jī)器人完成180度轉(zhuǎn)向。當(dāng)研究者從機(jī)器人的視野中消失,它停止不動(dòng),直到研究者再次出現(xiàn),并給予新的指令。
布朗大學(xué)的研究者們是利用iRobot公司提供的機(jī)器人套件進(jìn)行研究,這種機(jī)器人在美國(guó)軍方中普遍使用,主要用于拆除炸彈等任務(wù)。研究人員為機(jī)器人配備了深度成像照相機(jī)(如同電影《機(jī)器人總動(dòng)員》(Wall-E)中的機(jī)器人那樣)。他們還在機(jī)器人中嵌入微型電腦,設(shè)計(jì)了新的程序,幫助機(jī)器人辨別和分析人類的手勢(shì),并對(duì)手勢(shì)指令作出響應(yīng)。
這種機(jī)器人有兩處關(guān)鍵的進(jìn)步:第一項(xiàng)與科學(xué)家們所說的“視覺識(shí)別”有關(guān),即幫助機(jī)器人熟悉所在環(huán)境中的所有事物。“機(jī)器人能看見東西”,詹金斯解釋說,“但要識(shí)別這些事物,依然是一個(gè)挑戰(zhàn)?!?/p>
研究小組設(shè)計(jì)了新的計(jì)算機(jī)程序,通過提取人的輪廓來幫助機(jī)器人辨認(rèn),就好像人本來就是剪影一樣。這使得家中的機(jī)器人能夠辨認(rèn)出主人,并接收他的指令,而不會(huì)為其他事物所干擾。
“這樣,機(jī)器人就真正可以說:‘我看到了這個(gè)人 ,并且會(huì)服從這個(gè)人’”,詹金斯說。
這種機(jī)器人的第二項(xiàng)技術(shù)突破,是采用了深度成像技術(shù)的照相機(jī)。這種照相機(jī)運(yùn)用紅外線來檢測(cè)物體,確定相機(jī)和物體之間的距離。更重要的是,測(cè)量這一范圍內(nèi)的其他物體和照相機(jī)之間的距離。詹金斯解釋說,這種技術(shù)能幫助機(jī)器人鎖定并聽從研究者的命令,并保持一定的距離,跟隨他行動(dòng)。
最終,研究者成功使機(jī)器人不再依賴于遙控裝置,詹金斯表示,這是發(fā)展獨(dú)立機(jī)器人的關(guān)鍵進(jìn)步。他們的研究小組希望,增加更多的手勢(shì)命令和語言命令,并使機(jī)器人和研究者之間的距離超過3英尺。
“你真正需要的機(jī)器人,應(yīng)該是一個(gè)伙伴”,詹金斯說,“你不會(huì)希望自己的機(jī)器人是一個(gè)指令一個(gè)動(dòng)作的木偶。你只需要告訴它:‘這是你的工作,現(xiàn)在就去完成吧’,并監(jiān)督它?!?/p>
“建立人—機(jī)器人的直接互動(dòng),包括通過語言和手勢(shì)溝通,使機(jī)器人成為你更有價(jià)值的伙伴——你不再需要一臺(tái)特殊的機(jī)器不斷下達(dá)指令,”克麗絲表示,“不過這還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的努力?!?br />