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物联网和云机器人
物联网 伴随着服务业对机器人需求的不断增长,研发重点也产生了变化。 以前,我们在机器人体内植入微机,围绕机体本身,致力于工学及实际运转功能方面的研究开发,也就是保证其行为动作正确性、安全性的硬件开发,例如让它们像人类一样灵活使用手掌、行走自如。无论现在还是未来,这方面研发的重要性毋庸置疑。 机器人与计算机技术齐头并进,两者的联结协作变得越来越紧密。一旦能通过电脑控制机器人,就可以把它当成一套系统进行开发和运用,在提高机器人动作准确度的同时,使之高效完成更快速、更复杂的工作。它还可以根据传感器提供的信息迅速判断外部情况,掌握应对技能。正因为具备了这些要素,工业机器人才能在全球工厂中大显身手。 这些现状将迎来重大变革。 比起画面辨识、声音辨识、人工智能、深度学习(deep learning)等方面的技术进步和新技术创造,IT领域的软件技术变得更加重要。即便从互联网黎明期(20世纪90年代后半期)开始就拥有最高端软件开发技术的硅谷,机器人的相关新闻也十分热门。 特别是以网络搜索、智能手机称雄业界的Google公司,这几年接连买下机器人相关的技术研发企业。整个IT行业都开始对机器人产业的发展前景表露出关注。 Google因搜索引擎闻名于世,为我们提供Google地图、Google地球、Google日历、Google+等丰富多彩的网络服务。意为“上网搜索一下”的“Google一下”成为日常用语,十分普及,如今就连丝毫不关心IT的人也知道它吧。此外,它还开发了在智能机和平板电脑上广泛应用的“Android OS”操作系统。虽然在日本,iPhone更受欢迎,但是放眼全球,用户最多的还得数Android系统的智能机。Google尚未具体说明要用机器人干什么,但我稍后会介绍,它收购的是哪几类机器人技术公司。在此之前,让我们先来回顾一个最新热词,概念比较基础,不过为了大家的后续理解,还是强调一下为好。 近年来,“物联网”(IoT)这个词频繁出现在IT行业、家电行业的会议、宣讲和新闻中。IoT是Internet of Things的缩写。虽然网络一直以来主要由电脑、手机等计算机通信设备连接而成,但是游戏机、家用电器、影音设备已经能联网使用,如果再加上车辆、照相机、照明灯具,以及自动售货机、售票机等商用机器,各式各样的物品都连接网络,达到信息的共享和有效利用,就构成了“物联网”的概念。 Google董事长埃里克·施密特在2015年的世界经济论坛上发表演讲宣称“互联网终将消失”,一时语惊四座。这句话有刻意博眼球之嫌,实际上他的意思是:网络将趋于无形,使人类感觉不到它的存在。现在,如果我们想知道明日天气、比赛结果、要去的电影院地址等,脑中会明确地想到“上网查一下吧”,然后打开电脑或智能机上的浏览器,登录Google、Yahoo等搜索网站,输入关键词进行查询,或者打开智能机里的应用,获取信息。至少我们意识到,上网就能获得信息。但是,今后除了通信设备外,各种事物都能联网,它们自动收集信息加以运用,用户脑中“亲自操作设备才能上网”的概念将逐渐消失。 想象一下物联网技术更加发达的世界吧。以人们普遍使用的车载导航仪为例,目前它通过VICS(交通信息通信系统)等专业的信息系统,为用户提供拥堵程度、道路施工等最新路况信息。VICS是由日本道路交通信息中心提供的专项服务,VICS中心汇编的信息通过语音文字双重广播、光学式/电波式发射器等方法传到导航仪上。也就是说,信息的收发都要依靠专用设备,因此VICS的交通信息只能在通行量较大的主干道上提供。 而在物联网技术手段下,可以用现有的车载导航仪无线上网,进行双向通信,采集其他车辆发送的信息,获取主干道以外的支路上的交通状况。 让我们进一步畅想,如果将车载导航仪与现有的五花八门的资讯网站结合起来,用户就能查询停车场和电动汽车充电桩的空位、附近车站详情、文娱活动快讯、院线影讯等信息。此外,还可以方便地获取私人消息。比如,它可以告诉你“孩子已经到家”,如果挂念独自留在家中的宠物,可以让车载导航仪播放家中摄像头拍下的客厅情景,又或者,把孩子到达约定接送点的消息传输给你也是个不错的主意。科幻电影里,汽车回答驾驶者各种提问的场景屡见不鲜,而现实中,这方面的技术已经达到实用化的程度,只要充分利用网络,就能综合掌握各门类信息。 一旦用户能通过语音命令获取所需的信息,他们就没必要刻意分清面前摆的是导航仪还是智能机。询问“明天天气怎样?”的对象是导航仪也好,智能机也罢,甚至是洗衣机或扫地机,感觉都差不多。所以说,将来互联网、云服务的存在感会趋向于无。只不过,对着智能机说话还好,但问一台洗衣机或扫地机“明天天气怎样?”就有些超乎想象了。 那么,如果我们面对的是造型逼真的机器人呢?不是人形也没关系,做成小狗、小猫、海豹等动物的样子,对它讲话就容易多了吧?许多人对自家宠物说话是非常自然的。 云机器人技术 机器人也可作为一种物联网设备端连接网络。和电脑、智能机等设备相同,通过无线通信、网络接入云系统(云服务器),就能利用储存在云端的数据,在网络平台上实现信息共享。 此外,“云机器人技术”还蕴含着别样的意义。“云机器人技术”是Google和美国一家创业公司Willow Garage在2011年Google I/O(Google网络开发者年会)上共同发表的新概念。以前单台机器人由CPU、处理器等微机控制,性能有限,但如果它能联网,高速演算和庞大的数据库便可以转交给云端。熟悉互联网的人只要想一想客户端与终端服务器就很容易理解了吧。即使客户端本身不追求高性能,也可以依托终端服务器大获提升,而不受设备端运行条件的限制。同理,机器人成为设备端的话,不但生产成本削减,而且性能在某种意义上可以无限提升。 诚然,机器人身上搭载的处理器计算能力连年提高,音画辨识度、传感器灵敏度等显著提升,但是让单台机器人承担所有的运算处理、海量数据的存储检索依然十分困难,在性能和制造成本两方面都无益处。 而在云技术支持下,小小的客户端也能动用性能直逼超级电脑的终端系统,登录大数据库,处理或解析信息。一台机器人分成单机处理和云计算两部分,两者互通,有效协作,这样的构造优势良多,可以减小机体体积,简化工序从而降低生产成本,减少电池耗电量。 云端操控机器人 前文提到的Google I/O是Google每年在旧金山召开的网络开发者大会,2014年6月这一场是第七届。IT龙头Google主办的年度会议预示着今后的业界动向,除了开发者和技术专家,无数公司管理者、技术宣讲师、媒体记者也颇为关注。据说全世界85个国家100多万人观看了2014年Google I/O的全程视频。 2011年的Google I/O在主题演讲中介绍了一家日本企业,系历届首次。这家企业名为RT科技公司(RT Corporation),专门从事机器人的开发和销售。该公司研发的基于Android OS系统的机器人作为展示样例,在2011年和2012年连续两年参加大会,备受瞩目。 2011年Google I/O大会上,Google在推出“云机器人技术”这一概念的同时,还发布了用于连接Android设备的开源配件(Android Open Accessory)。Android开源配件并不是直接拿来使用的产品机,而是由开发组件、接入Android设备的硬件规格和通信协议、API等组成的技术标准。随后,日本的机器人研发制造商RT科技公司向与会者展示了基于这套技术标准的外设开发套件“Accesorry Development Kit”(ADK),套件由输出输入板卡“RT-ADK”和附属板卡“RT-ADS”组成。他们还现场演示了一个开发样例,用Android智能机操控该公司研制的机器人“RIC90”。 RT科技公司在2012年Google I/O大会上的展示更有意思,他们以机器人“RIC90”为基础,推出了现实对战型动作游戏“V-Sido x RIC 忍者大师”(概念款)。RIC机器人从肩膀到地面的高度为90cm,内部搭载了成品化的ADK板卡“RT-ADK mini”,头部是一台Android平板电脑,它身着日本忍者服,双手戴着拳击手套,造型十分惹眼。RT科技公司董事长中川友纪子女士说:“格斗游戏以往仅限于游戏屏幕,而现在,我们可以和等身大小的人形机器人进行真实对战,是前所未有的一次尝试。” 游戏中,格斗玩家与等身大小的机器人对战,机器人则由另外两名玩家操控,一人负责上半身,一人负责下半身。上半身是由摄像头拍下人类玩家的动作,同步映射到机器人身上,下半身通过游戏手柄控制。游戏操作界面在机器人的Android平板脸上,人类玩家对它的攻击招式、力度由传感器接收,通过ADK传输给Android平板,再由Android系统评判损血量。 搭载各种传感器的身躯、与人类相当的尺寸和对战的真实性使这款机器人独一无二。它的控制系统、它蕴含的先进技术和理念也可圈可点。 系统方面,虽然游戏操作依靠通用的Android OS和Android设备,不过,机器人本身的控制软件是由日本人开发的“V-Sido”。V-Sido开发者、机器人专家吉崎航先生目前担任软银旗下子公司Asratec的首席机器人研发工程师。动作控制是最基本、最关键的功能,而V-Sido在这方面表现出色,今后有望应用到各种款式的机器人身上。现在,V-Sido公司无偿公开了这款软件的内测版,Asratec公司正致力于销售运算速度更快、功能更多、适配更多机器人的版本。 在先进技术和理念方面,“V-Sido x RIC 忍者大师”概念款是实际运用云机器人技术的一次创新尝试。如图1-3所示,研发者意图通过机体和云端的数据传输达成控制和运算处理,使机器人完成动作。中川董事长回顾展会时评价道:“辨识人体动作并传输给机器人的处理过程全部由云端完成,这个测试版预示着新技术时代的来临。想当年,云端还很少被当成一个数据处理系统,所以Google的安迪·鲁宾先生看到我们的展品后大力推崇。Google当时推测,大约四五年后,运用云技术的机器人将在日本得到广泛理解和好评,我认为,发展现状正在逐步印证他们的推测。”
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