家務(wù)機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人……令人仿佛置身于科幻世界的人型機(jī)器人的開發(fā)在如火如荼地進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的共生，機(jī)器人的“手”的進(jìn)化必不可少。雖然還有眾多技術(shù)課題，但是，通過利用傳感器和IT技術(shù)，機(jī)器人的五指正在不斷完善。

掃地機(jī)器人、寵物機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人——各種各樣的機(jī)器人越來越多，機(jī)器人成功走入人們?nèi)粘Ｉ?。正在開發(fā)的人型機(jī)器人被視為機(jī)器人的終極形態(tài)，將來很可能會(huì)用于護(hù)理、家務(wù)、保安、工業(yè)等諸多場(chǎng)合。

在實(shí)現(xiàn)人型機(jī)器人的過程中，機(jī)器人“手”的進(jìn)化是關(guān)注的焦點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)具備觸覺、力覺等感覺逼近人手的機(jī)器手，相關(guān)開發(fā)也在不斷推進(jìn)之中。

視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺。在人類的五感中，視覺、聽覺、嗅覺可以利用現(xiàn)有的傳感器技術(shù)彌補(bǔ)，敏感程度甚至能夠超過人。機(jī)器人無需進(jìn)食，所以味覺可以排除在外，但對(duì)于觸覺，有看法認(rèn)為，利用現(xiàn)有的技術(shù)還無法超越人類。因?yàn)榧夹g(shù)人員雖然可以在機(jī)器人的指尖安裝傳感器，使其局部具備觸覺，但是，使整只手的表面覆蓋傳感器和布線的技術(shù)，以及像人類那樣根據(jù)觸感的柔軟程度和形狀調(diào)整力量還很難實(shí)現(xiàn)。

為機(jī)器人賦予觸覺——東京大學(xué)與日本產(chǎn)業(yè)綜合研究所、日本大型印刷電路板企業(yè)Mectron從四年前開始合作開發(fā)這一項(xiàng)目。

“要想實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的共存，必須依靠觸覺”，MectronNB策劃部的木村泰介強(qiáng)調(diào)說。因?yàn)闄C(jī)器人如果沒有觸覺，“就可能傷及接觸對(duì)象。而且，機(jī)器人本身也注意不到傷害”。

用1000個(gè)傳感器檢測(cè)壓力

合作開發(fā)的成果，是能夠粘貼在曲面上使用的“柔性觸覺傳感器”。筆者在采訪中看到了相關(guān)演示，人體模特的手上粘滿了傳感器，僅一只手上，傳感器的數(shù)量就達(dá)到了1000個(gè)。人體模特的手顯示在電腦屏幕上，與滿是傳感器的手一接觸，屏幕上就能看到相應(yīng)的接觸點(diǎn)被點(diǎn)亮，對(duì)于不同大小的壓力，點(diǎn)亮的顏色也不同，例如壓力強(qiáng)的地方呈現(xiàn)紅色、壓力弱的地方呈現(xiàn)綠色。如果將人類握手時(shí)感受到的壓力“可視化”，估計(jì)也是這樣的感覺?，F(xiàn)在能夠檢測(cè)的壓力范圍是每平方厘米10克至數(shù)千克。

柔性觸覺傳感器上使用的是0.35mm×1.1mm的薄片狀微型傳感器，在手掌以4mm為間隔、在指尖以2mm為間隔排列。其特點(diǎn)是容易貼合曲面，在彎曲較多的部位也可以準(zhǔn)確檢測(cè)壓力。

把這種觸覺傳感器貼在機(jī)器人的手上，機(jī)器人就能夠判斷出是否有物體接觸，以及抓握的物體硬度。這種觸覺傳感器計(jì)劃在2014年內(nèi)投產(chǎn)，開發(fā)人型機(jī)器人的機(jī)構(gòu)已經(jīng)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

盡管如此，要實(shí)現(xiàn)人手那樣的程度仍非常困難。要想利用傳感器完全重現(xiàn)人手，傳感器排列的間隔要縮小到1mm，這就需要更小、更薄的傳感器，成本也會(huì)水漲船高，因此，實(shí)用化還存在相當(dāng)大的難度。

機(jī)器人能抓起豆腐嗎？

除了需要觸覺傳感器進(jìn)化以外，還有許多其他課題。

2013年，在東京舉辦的國際食品工業(yè)展“FOOMAJAPAN2013”上，出現(xiàn)了一臺(tái)有趣的機(jī)器人。這是能夠在生產(chǎn)流水線上完整抓取豆腐的機(jī)器人，開發(fā)商是經(jīng)營豆腐生產(chǎn)設(shè)備的LANDSWORK（名古屋市）。筆者見到的是用4塊鐵板從側(cè)面輕輕抓起豆腐的機(jī)器，它用影像確認(rèn)豆腐的方向，用不會(huì)破壞豆腐的力量將其提起。

那么，與此類似的人型機(jī)器人的五指能否做到？

在產(chǎn)綜研從事機(jī)器人開發(fā)等工作的數(shù)字人體工學(xué)研究中心副主任加賀美聰指出，“抓取（豆腐那樣的）柔軟物體非常困難”。舉例來說，人在抓取豆腐的時(shí)候，為了防止豆腐破碎或滑落，會(huì)下意識(shí)地調(diào)整力度。而用只能檢測(cè)接觸程度的觸覺傳感器，無法實(shí)現(xiàn)這種感覺。雖然像LANDSWORK那樣使用四塊鐵板可以實(shí)現(xiàn)，但是，五指型機(jī)器手要想完成相同的操作，在技術(shù)方面還面臨諸多課題。機(jī)器人或許不需要具備烹調(diào)豆腐的能力，但就現(xiàn)有技術(shù)而言，抓取豆腐可以說是機(jī)器手的極限。因?yàn)槿耸謸碛兄F(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的“感覺”。

除了抓握柔軟物體，機(jī)器人還有一樣不擅長(zhǎng)的事情是用手摸索。

美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）曾舉辦過一場(chǎng)比賽，讓機(jī)器人從包中取出十樣物品，速度快者為勝。參賽的機(jī)器人事先并不知道包中放的是什么。

結(jié)果，大多數(shù)機(jī)器人沒能取出所有的物品。這意味著什么呢？加賀美表示，如果事先指定物品的種類，機(jī)器人能夠取出7～8成的物品。但是，如果事先不告知，機(jī)器人就不知道“應(yīng)該取出什么”、“應(yīng)該用多大的力道抓握接觸到的物品”、“應(yīng)該用多大的力拿起”。

機(jī)器手的進(jìn)化不僅需要傳感器技術(shù)，還需要AI（人工智能）、影像識(shí)別等軟件技術(shù)的進(jìn)化。不過，“在最近幾年，AI領(lǐng)域的開發(fā)進(jìn)展迅速，機(jī)器人越來越聰明。與之相比，機(jī)器手的進(jìn)化卻還非常緩慢”。美國等地如今也在通過產(chǎn)官學(xué)合作來開發(fā)具備通用性的機(jī)器手。

人型機(jī)器人的可能性

機(jī)器手的進(jìn)化，或許會(huì)拉近機(jī)器人與人的差距。

這就產(chǎn)生了一個(gè)爭(zhēng)論：機(jī)器人需要與人相像到什么程度？有意見認(rèn)為，與人型機(jī)器人的開發(fā)相比，首先要做的是發(fā)展現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人，也有不少人擔(dān)心，隨著機(jī)器人的進(jìn)化，人類的能力會(huì)越來越弱。

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省經(jīng)發(fā)布過一份題為“面向2025年日本與機(jī)器人共存社會(huì)”的報(bào)告。其中有這樣一段話：

“近年來，包括對(duì)人實(shí)施物理性作業(yè)、與人交流在內(nèi)，備受關(guān)注的機(jī)器人的功能不斷增加與提高，這不禁令人期待，在未來機(jī)器人將為人們的生活作出更大的貢獻(xiàn)。”

報(bào)告中還出現(xiàn)了“有必要（針對(duì)人型機(jī)器人）制定登記制度、用戶許可證制度、損害保險(xiǎn)制度”等具體內(nèi)容，表明了日本政府對(duì)于機(jī)器人運(yùn)用寄予的期望。雖然“無用論”不絕于耳，但是，堅(jiān)信機(jī)器人具有無數(shù)可能性的技術(shù)開發(fā)仍在穩(wěn)步推進(jìn)。

機(jī)器人今后有怎樣的進(jìn)化，變?yōu)樵鯓拥漠a(chǎn)業(yè)？機(jī)器手的進(jìn)化或許將會(huì)使科幻電影等描述的人與機(jī)器人共存的世界離現(xiàn)實(shí)更進(jìn)一步。

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