機(jī)器人駕到

以積木玩具聞名全球的樂高集團(tuán)（Lego）現(xiàn)在正將機(jī)器人的玩法推向新高度。隨著新一代“樂高頭腦風(fēng)暴”（LEGO Mindstorms EV3，以下簡(jiǎn)稱“EV3”）推出，用戶對(duì)自己的機(jī)器人編輯指令更具擴(kuò)展性。

EV3本質(zhì)上是一個(gè)可遙控、可編程的積木。它由超過500個(gè)科技零件組成，裝備了3個(gè)電機(jī)，4種傳感器，其核心的智能模塊采用了ARM9架構(gòu)，內(nèi)置編程和界面，并可通過藍(lán)牙和Wifi與電腦連接進(jìn)行復(fù)雜的編程作業(yè)。EV3極強(qiáng)的可操作性讓機(jī)器人發(fā)燒友為之瘋狂，在他們眼中，它從來就不只是一個(gè)玩具。

上世紀(jì)80年代，樂高集團(tuán)的第三代掌門人克伊爾德·科爾克·克里斯蒂安森（Kjeld Kirk Kristiansen）找到麻省理工學(xué)院的西蒙·派珀特（Seymour Papert）教授，提出用軟件控制樂高積木的想法。1998年，樂高推出第一款機(jī)器人，將傳統(tǒng)的拼裝玩具結(jié)合計(jì)算機(jī)程序，這讓年輕玩家打造出自己的機(jī)器人成為可能。

通過研究昆蟲的低空飛行模式，可以建造更先進(jìn)的仿生機(jī)器人。2010年，瑞士蘇黎世機(jī)器人和智能系統(tǒng)研究所的研究員昌西·格雷茨（Chauncey Graetzel）和他的團(tuán)隊(duì)，用樂高M(jìn)indstorms NXT機(jī)器人完成果蠅控制機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。他們建造了一個(gè)虛擬實(shí)境，用LED顯示的視覺圖像誘導(dǎo)果蠅的飛行方向，同時(shí)用一個(gè)視覺系統(tǒng)將他們的翅膀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成命令形式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的操控。

樂高玩具研發(fā)通常從兒童心理學(xué)出發(fā)設(shè)計(jì)場(chǎng)景和形象，但機(jī)器人包含課程設(shè)計(jì)和編程軟件，研發(fā)過程更為復(fù)雜。從第二代機(jī)器人NXT開始，樂高與美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments）共同成立了研發(fā)小組。由國(guó)家儀器公司提供LabVIEW開發(fā)平臺(tái)技術(shù)，采用基于圖標(biāo)的編程方式，最大程度簡(jiǎn)化編程過程。“我們并不是讓孩子學(xué)習(xí)文字編程，所以要把編程難度降低，讓孩子的精力用來搭建機(jī)器人，創(chuàng)造他們想象的模型。”樂高教育中國(guó)區(qū)總經(jīng)理陳志慶對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說。

挑戰(zhàn)并非都是技術(shù)問題。雖然樂高機(jī)器人的設(shè)計(jì)面向9歲至16歲的青少年，但是從第一代機(jī)器人開始，簇?fù)碚咧芯筒环Τ赡臧l(fā)燒友。教育工作者關(guān)注機(jī)器人諸如數(shù)據(jù)采集、基本編程等教育功能，而機(jī)器人發(fā)燒友則追求參數(shù)，期待看到酷模型。如何平衡教育用戶和成年買家的需求？“我們從第二代開始發(fā)布了兩版機(jī)器人—玩具版針對(duì)成年買家，教育版針對(duì)教育用戶。”陳志慶說。

外腦

事實(shí)上，樂高除了集團(tuán)內(nèi)部的Mindstorms研發(fā)團(tuán)隊(duì)，還借助了外腦的力量。

樂高邀請(qǐng)大量用戶參與機(jī)器人的硬件和軟件的設(shè)計(jì)中。EV3的測(cè)試研發(fā)征詢了全球近800名教師，約200名學(xué)生以及眾多教育專家和玩家的意見。“增加陀螺儀就是老師提出來的設(shè)想。”樂高教育中國(guó)區(qū)市場(chǎng)助理經(jīng)理于琨告訴《環(huán)球企業(yè)家》，“我們都想讓機(jī)器人有更多仿人的功能。”EV3系列的“陀螺儀男孩”啟動(dòng)后，可以利用顏色傳感器接受不同顏色發(fā)出的指令，馬達(dá)和陀螺儀保持平衡，同時(shí)接收超聲波繞開障礙物。一旦遇到問題或倒下之后，“陀螺儀男孩”就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉所有電機(jī)，屏幕上還會(huì)出現(xiàn)頭昏腦脹的表情告訴用戶自己遇上了麻煩。

樂高鼓勵(lì)玩家組裝和分享自己構(gòu)想的機(jī)器人，甚至?xí)淹婕业淖髌纷鳛闃?biāo)準(zhǔn)模型推廣。EV3的模型設(shè)計(jì)就由樂高與“大師”共同開發(fā)。“我們?cè)谌蛴?0多位機(jī)器人‘大師’，他們都有各自的職業(yè)和專長(zhǎng)，共同點(diǎn)就是愛好機(jī)器人。”于琨說。“大師”會(huì)花大量的時(shí)間自己摸索研究，然后定期和樂高溝通交流。

工程師出身的中國(guó)玩家傅山，剛開始接觸樂高機(jī)器人時(shí)，按照工業(yè)上的無(wú)人搬運(yùn)車（Automated Guided Vehicle）原理，用樂高NXT機(jī)器人搭建了一臺(tái)小車，從此他對(duì)機(jī)器人的熱情一發(fā)不可收拾。后來他又仿照工業(yè)的機(jī)械手，用樂高的三個(gè)電機(jī)做了一個(gè)三軸機(jī)械手。他最得意的是做了一個(gè)能在兩分鐘內(nèi)解魔方的機(jī)器人。“任何一個(gè)編程，包括工業(yè)上的，都是按照公式來解。魔方的解法也是一個(gè)公式。”傅山對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說。他把解魔方的公式編成程序，裝到樂高機(jī)器人的模塊里去，然后用顏色傳感器掃描魔方每個(gè)面的9個(gè)塊，機(jī)器人就會(huì)按照掃描結(jié)果，套進(jìn)公式運(yùn)算。

樂高讓所有人都能接觸到它的機(jī)器人軟件。玩家們可以發(fā)揮想象，任意對(duì)軟件進(jìn)行了修改和擴(kuò)展。傳統(tǒng)的機(jī)器人多采用螺栓連接方式，組裝過程復(fù)雜，同時(shí)都是單板機(jī)控制，編程語(yǔ)言復(fù)雜，這使機(jī)器人的擴(kuò)展性成為一個(gè)大問題。“懂得工業(yè)自動(dòng)化的人們都容易接受樂高的方式，因?yàn)樗淖兓鄻印！备瞪秸f。對(duì)于成年發(fā)燒友來說，樂高機(jī)器人的創(chuàng)造空間很大。

對(duì)樂高教育而言，教學(xué)也不僅是硬件和演示，還包含創(chuàng)新。在歐美國(guó)家，樂高機(jī)器人融入教學(xué)已成為一種普遍現(xiàn)象。以美國(guó)麻省理工學(xué)院為例，80%的一年級(jí)學(xué)生使用樂高機(jī)器人作為教學(xué)工具。2000年，樂高教育機(jī)器人第一次走進(jìn)了中國(guó)學(xué)生的課堂。目前北京、上海、西安等地高校開始引進(jìn)樂高機(jī)器人作為工程類學(xué)科入門課的輔助工具。“作為一門課程，樂高會(huì)設(shè)計(jì)一套搭建手冊(cè)，老師可以參照它按步驟教學(xué)，也可以隨時(shí)調(diào)整進(jìn)度。”陳志慶說。為了保持產(chǎn)品的持續(xù)性和擴(kuò)展性，樂高提供了包括可再生能源套裝在內(nèi)的額外配件。

事實(shí)上，樂高教育直到2011年才在中國(guó)建立自己的團(tuán)隊(duì)。在此之前，中國(guó)教育部和樂高在2010年簽署了“技術(shù)教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃”。從2010年到2014年在全國(guó)共同選擇400所高中、初中和小學(xué)開展創(chuàng)新教育合作。現(xiàn)在，已經(jīng)有兩萬(wàn)多所中小學(xué)使用樂高教育課程，每隔一兩年會(huì)有4000多所學(xué)校續(xù)訂產(chǎn)品。

中國(guó)學(xué)生可參與到樂高的機(jī)器人大賽中，除了通過學(xué)校，樂高教育活動(dòng)中心的會(huì)員也有資格報(bào)名。目前，樂高活動(dòng)中心在中國(guó)有49所。于琨介紹，一位10歲左右的孩子拼搭一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人只需要20分鐘。而且不按照手冊(cè)也能安裝，只是要對(duì)樂高積木的玩法比較熟悉。其它復(fù)雜的模型，比如流水生產(chǎn)線可能至少需要五六個(gè)小時(shí)，拼接完后有編程和調(diào)試。

樂高不斷向玩家發(fā)起挑戰(zhàn)，促進(jìn)了他們之間的相互學(xué)習(xí)。比如，樂高成立的機(jī)器人狂熱愛好者社區(qū)，定期發(fā)布課題，吸引用戶參與其中。活動(dòng)不僅給了愛好者展示技能的機(jī)會(huì)，也促進(jìn)了玩家之間的相互學(xué)習(xí)和自我提高。

最后，想象一下樂高打造的這個(gè)包括用戶在內(nèi)的“生態(tài)系統(tǒng)”的價(jià)值和威力。人們通過密切的互相學(xué)習(xí)掌握新能力，連接在一起的人越多，互動(dòng)的潛力就越大，創(chuàng)新的速度就越快。從而也幫助樂高從玩家那里汲取靈感，生產(chǎn)出更好的機(jī)器人。