【真相】DARPA机器人挑战赛的机器人并没有那么差

上周末，我去加州波莫纳参加2015DARPA机器人挑战赛总决赛，这场挑战赛的主要是机器人（通常是人形机器人）面对各种灾难和救援任务的竞争。本次大赛受到了新闻媒体的广泛关注，但更多的是展示机器人在执行任务过程中摔倒的视频…… 你在这些视频中听不到的是现场成千上万的观众同情的呼喊声，类似于花样滑冰运动员要摔倒的时候的声音，或者是每个机器人完成一个简单任务获得分数时的欢呼声。这些欢呼声和同情心不仅是为人类团队成员，也是以一种拟人化的方式为机器人呼喊。大多数媒体对此视频的解读是，我们不需要担心机器人未来会统治世界。更好的方式是观看DARPA的官方视频，其中有一小段是现场观众的反应。 不要被鲜为人知的事实所愚弄，有很多参与比赛的远程遥控机器人都很棒。 在那个视频中，你也看不到有多少机器人远道而来参加2013年12月的初赛。那在场比赛中，远程人工操控的机器人数量非常多，那时候有更多机器人摔倒的视频，因为那时候的机器人身上有线缆，如果他们倒下的话，操作员会抓住他们。（这些机器人非常重，如果摔倒的话，可能会造成很严重的损坏，因此，几乎所有的测试中，如果机器人即将倒下，都会用起重机、提升机或线缆拽住。） 我们还没有在任何地方近距离接触能自主完成这些任务的机器人，所以目前的研究就是让机器人能越来越自主地完成任务，但更高层次的决定还要依靠远程操作员。本次大赛的任务包括以下几个部分： ● 从一辆车里开始，驾驶它下一个需要转几道弯的坡，并停在一扇门前； ● 下车，这被认为是一个更难的任务，也更需要机器人具备人形； ● 走到门前，抓住并旋转把手，并打开|房门； ● 穿过门进入房间 ● 在房间里，将红色的圆形阀门旋转360度 ● 拿起位于墙上搁板上的电钻，并在旁边的木头墙上钻出一个大洞 ● “惊喜（吓）任务”——第一天是让机器人拉下一个手柄，第二天是将一个插头拔出来，插到另一个插座上 ● 通过一堆坍塌物散落的高低不平的地面 ● 爬楼梯 机器人有一个小时的时间完成这些任务，所以他们往往非常慢，然而最惊讶的是，成千上万的观众沉醉于比赛中，当机器人花一分钟前进一小步，或在一个任务上暂停几分钟，或在某个地方卡壳，需要技术人员修复一下，这样会被罚10分钟，观众都会响起一片欢呼声。

四个轮子比两条腿要好？ 机器人领域存在的一大争议是人形机器人是否有意义。当然，这在科幻中很流行，但实际上很难实现。它需要平衡，能用一只脚站立，重心要比较高，要真正像一个人走路，它还需要在脚趾上实现平衡。将需要更多的能量来行走，并且比较慢。尽管两条腿可以适应多种类型的地形，但四条腿的机器人，例如大狗，会具有更强的适应性。滚轮更容易实现，也更有效，但它不能用在很多地方，尽管轨道滚轮能够适应很崎岖的地形，甚至爬楼梯。 本次参赛的许多机器人都采用混合模式。他们大致上是人形（或猿形），但有轨道或轮子在他们的脚上，也有些是在手上或膝盖上。当机器人在平面上移动时，就可以切换成4轮模式。这会让他们更快，尤其是因为有跌倒的风险，目前走路都非常慢。 奇怪的是，轮式机器人在经过瓦砾堆时也具有优势。虽然他们在大多数情况下无法使用轮子跨过瓦砾堆，另一种选择是，将瓦砾推到一边，这些大型机器人就能强行通过（尽管有一个机器人陷在了里面）。理论上，大赛是支持机器人用他们的手臂来清理这些瓦砾的。获胜团队甚至抱怨着太简单了，因为他们疯狂地花时间去研究了更难得任务。 除了第二名的IHMC外，大部分顶级团队都在某种方式上采用了轮子。当然，DARPA为多个团队提供了波士顿动力的人形机器人Atlas，在一定程度上阻止了使用轮子。成本昂贵的Atlas机器人让团队可以把精力集中在软件上，而不需要担心硬件，但这也制约了他们的想法。来自韩国的冠军（KAIST）拥有自己的硬件部门，做出了自己的机器人，还有少数团队也是如此。部分团队合作开发硬件平台。做一个定制的机器人非常昂贵，因此，大家合作就变得非常有意义。正是因为如此昂贵，即使你活得200万美元的奖金，要自己做一个机器人，依然很可能会亏本。

第一天最快的机器人Nimbro，是四个轮子/腿的结合体，完全不像人形。 小部分顶级机器人也不像人形。第三名的Tartan Rescue的机器人名叫Chimp，以及第五名来自JPL的Robosimian更像类人猿，用四条腿走路或滚动，并这样爬楼梯和下车。甚至有一些观点认为，我们不应该是如让机器人太像人，因为这会让大家把他们当作人类的替身，而不是工具。

更少远程操控和更多自主性 对于一些非常基础的任务，例如走路或滚动，或旋转手臂，或抓东西，机器人都具有自主权，但所有高等级的决定，都由位于赛场另一边的团队成员做出。他们看不到视频，这样会迫使他们让他们的机器人具有更高的自主性，一旦他们打开门进入房间，他们与机器人之间的数据联系就变得非常弱。在哪里，他们的连接速度降低到9600bps，再加上每30秒有随机1秒的高速连接。这就意味着他们不可能使用无线去控制机器人。 大多数情况下，利用短时间的脉冲高速连接，团队成员会看到高清晰度的图像和3D画面，然后可以告诉机器人移动到某一点，或把他们的手放在一个给定的点。然后他们又要等待下一个30秒的脉冲，以指导机器人做什么。有些机器人就好得多。例如在墙上钻孔的任务，有些机器人，一旦被告知在哪里钻孔，就能自己做。 因为涉及到人的循环反馈，大部分的延迟让进展很缓慢。随着比赛的进展，并有更多的自主权，机器人将更快，更具可看性。我想，即使是9600bps信道，对于实际应用来说也太多了，因为几乎所有时间都这样。有些团队还能回想起我们认为9600bps是很快的日子，并构建适应它的接口。其他人的死活似乎取决于短时间的高速脉冲。 为了达到这个目的，他们使用网络应力设备来建立降级连接，他们也在比赛中禁止所有5GHz WIFI，以确保他们真的遇上了人为的网络问题，而不是真实的。 再次，这个消息对于远程控制的量来说不至于太失望，但从趋势来看，在决赛中仅能用到如此少的远程控制，仅仅在初赛过后的18个月。同样的，看看移动，由于经常摔倒，因此需要一跟绳子牵着，到现在，机器人完全自己行走，摔倒风险大大提高。机器人摔倒导致线路损坏，并推出比赛。另一方面，获得第三名的来自卡内基梅隆大学的Tartan Rescue，他们的四脚机器人CHIMP真的在摔倒后重新爬起来，避免了10分钟的罚时，他们是比赛第一天里唯一一个获得8分的团队。