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从人到蜘蛛,机器人的进化才刚上路呢(2)

字号+ 作者: 来源: 2017-04-30

十米外有一个细长的三脚架支承着一个像篮球大小的身体,身上有三只大而无表情的眼睛,很明显它有 360的视角。每只眼睛下面都拖着一条鞭状的触须。那东西并不比人高,脆弱的体形也不像有危险性……它动得极快,以一

  十米外有一个细长的三脚架支承着一个像篮球大小的身体,身上有三只大而无表情的眼睛,很明显它有 360°的视角。每只眼睛下面都拖着一条鞭状的触须。那东西并不比人高,脆弱的体形也不像有危险性……它动得极快,以一种不寻常的旋转动作,使得人的眼睛和心理都难以追随。这家伙轮流将一只脚做支点来转动整个身体……它的速度很难估计,但每小时至少也有三十千米。

  科学家把它们剖开,发现它们类似于机械和生物结合的 cyborg。这种章鱼形象成为无数科幻片的参照,2005 年汤姆克鲁斯主演的《世界大战》中,一种巨大三足怪物横行地球,看似是巨大化八爪鱼,其实是能发射射线的纯机械。

  从人到蜘蛛,机器人的进化才刚上路呢

  渐渐地,三足变成四足。在《攻壳机动队》里,塔奇克马作为泛用型城市近战武器,优点不言而喻。四足机器人在复杂地形中如履平地,突入废弃仓库,在水渠纵横的立体空间里爬上爬下。塔奇克马仿蜘蛛设计,初代肢体末端是滚轮,第二代升级版变成钢爪,抓地性更牢,两只前足则搭载机枪、绳索、钩爪等使用工具,背后的圆筒可以载人,闲时还能出门遛遛孩子。

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  四足的塔奇克马一经问世,又成为无数科幻经典的参考。电影版《攻壳机动队》里,维塔工作室设计的艺伎机器人充分参考这种形态,一旦遭遇攻击,身体由颈部 90°后折,四肢改变角度,形态接近蜘蛛,外观甚是恐怖,但极度灵活,枪林弹雨中,还能拖着人质躲过少佐第一波攻击。

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  贰瓶勉的赛博朋克漫画《Blame!》中,被硅基生物主宰的宇宙空间,也出现了大量这种四肢爬行的人型机械,成群结队,所到之处有如蝗虫过境。

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  《黑客帝国》中,Matrix 帝国制造的机器是多爪的巨乌贼。电影的设计者曾说,昆虫是最合理的生物形态,所以尼奥进入帝国首都时,面对的是一群爬来爬去的机器。

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  稍稍回顾进化史,地球上最长寿的生物始终是虫子,其独特的身体结构支持着它们在地球上存活了近亿年之久,是高度适应地球环境的产物。昆虫状的多足机器人可以跪下、站起、跨越障碍、攀爬、跳跃、抓取,虽然没有轮子跑得快,但弥补了轮式、履带式机器人无法进出垂直空间的缺陷,以及球形机器人无法复杂操作的遗憾,又有二足机器人无法比拟的稳定重心,在复杂空间、灵巧度上,综合性能最为出色。

  我怀疑,就连 Space dandy 里的吸尘器 QT,也比多数强大的双足机器人泛用性更广。QT 能手脚并用地快速穿过巨型垃圾填埋场,擎天柱在这里,只能绊跟头。

  不过,多足机器人,就是机械进化链的终结了吗?

  对不起,关节炎又犯了

  “多足机器人的困境,也许才刚刚开始。”Google 放弃收购波士顿动力时,给出了这样的理由,无疑给可爱的塔奇克马来了当头一棒。机器人是个构成十分复杂的智能体,组成部分包括动力模块、执行机构、传感部分等很多方面,其中最要命的,是关节。

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  关节是机器人的阿喀琉斯之踵。虽然有着很高的自由度,几乎适合任何轨迹或角度的工作,但目前机械关节多使用液压元件,编程和计算机模拟过程的时间耗费长,易损耗。就算单说机械结构,机器人的关节也承受着大多数能量冲击,比起人类,他们更容易患上关节炎。

  把桌上的塔奇克马手办反过来数一下,几条腿上至少 10 处球形关节,大战一场,其损耗度和脆弱性可想而知。

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  当然,机械关节除了球形,还有轴型。轴承可以替代球状关节,但轴承除了有旋转死角,还更易松动。迪士尼动画片《星银岛》里,赛博格老爹 Silva 就是吃了轴状关节的亏,关键时刻螺丝松动,腿病发作。这种机器的运行体验,就像刚买 3 天的任天堂 3DS 游戏机:老板,松轴了啊,换一台。

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  关节损耗不解决,高级 AI 塔奇克马的晚年,很可能像原作一样,调去建筑工地搬砖,或者在医院楼顶晒床单。反观科幻史上寥寥无几的非生物型机器人,倒是一个比一个活得长久。HAL9000 瞪着无辜的圆眼睛,熬过千年时光,TARS 优雅如同快银,坏了擦擦重启还能用,Samantha 甜美的声线将你包裹,而她根本没有实体,灵魂在网络中永生。

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  这些“机器人”多半只能专用而不是泛用,但在形态上却给出了很多启发。现实中,世界各地的尖端机器人研发团队如 CMU、MIT,都存在着大量怎么看都不像生物的东西。

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  形态计算研究表明,具备强大计算能力的身体表现出高度灵活的动力学。在大多数传统的机器人设计中,比如 Asimo 和 Atlas,这些属性被刻意压制为通过建模控制的机械动力。

  有些业内人士认为,软体机器人比刚性机器人拥有更强大的能力,不亚于液态金属。一旦摆脱刚性的机体,许多机器人都可通过“生物如何利用身体完成基本动作”的思考制造出来,比如欧盟项目 ODTOPUS 中的被动硅胶手臂(灵感来自于章鱼,可以用于进行复杂的计算任务),再如《超能陆战队》里的软胖又万能的大白(●—●)

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