靈巧
——機器人的感覺

+ 劉進軍 編譯

靈巧
——機器人的感覺

+ 劉進軍 編譯

美國航宇局設計靈巧太空機器人時，標準是速度更快、結構更緊湊、行動更靈巧。為了在太空的行動更靈巧，機器人的行動規則必須遵循太空動力學和太空運動學的原理，在微重量的環境下比宇航員更靈巧穩重。

雖然，機器人不會得太空病，但機器人的身體結構，必須盡量符合人類的人體工程學，平衡人、機、環境三大要素之間的關系。因為靈巧完全仿真模擬人類的動作，人類的人體力學、人體運動學也適用于太空機器人，某些功能要勝過人類。

靈巧怎樣仿真模擬人類的動作呢？

1.靈敏的傳感器系統

傳感器是一種能自動檢測、測量感覺，產生信息信號的儀器，一般由敏感元件和轉換元件組成。傳感器按照工作原理，分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器三大類。傳感器品種繁多，廣泛應用于航天科技、工業制造、醫學醫療、生物工程等各行業業。“R-2”擁有各式各樣的傳感器，把壓力、力量、速度、硬度、溫度、位置等感覺信息傳送到分系統處理器或中央處理器。處理器根據程序、特征和算法，計算判斷人、物體、運動等事物。

2.超強的機電系統

靈巧的體內布滿超強的液壓和機電系統。根據系統指令，液壓和機電系統產生動力，指揮手指、手臂和身體，異常靈活地做出各種高難度動作。靈巧不僅可以像宇航員一樣操縱所有的機器設備，在“國際”空間站充當人類助手。靈巧還可安裝在月球車上，進行外星球的地質探索，所以能成為外太空高危作業的最佳人選。

3.逼真的網真系統

網真系統，又稱多媒體信息共享系統。網真系統是一項遠程多媒體控制解決方案，最大的魅力是身臨其境般地參與現場的交流，創造臨場感。一個優秀先進的機器人，必須具備網真系統：圖像配準、立體聲、雙眼視圖、視圖視野、圖形疊加功能和語音識別功能等。在機器人的網真系統，操作者使用包括頭盔顯示器（HMD）、觸覺反饋手套、手臂力量傳感器等設備；使用虛擬現實臨場感的顯示技術，直觀地指揮機器人工作。這樣，他或她感覺自己好像就是機器人，做出各種姿勢動作。立體顯示頭盔提供視覺影像，包括來自機器人頭部攝像機的實時視頻。頭盔顯示器提供機器人對環境的觀察，方便直觀的操作，并與場景自然互動。

靈巧將幫助太空行走任務的宇航員：合作愉快！

4.精確的中央處理器

靈巧的電腦的中央處理器有一個指令系統。中央處理器根據傳感器系統、網真系統等的信息，指令機電系統工作。當然，操作者必須控制高度靈巧的手指和手的動作，通過手套的手指姿勢傳感器跟蹤機器人的手指動作。彎曲敏感材料被用于跟蹤每個手指的方向。這些信息用來指揮機器人的手指動作。通過復雜的操作，機器人就能作出與操作者的手、臂、身體一致的直觀的精確動作。

2009年開始，美國宇航局噴氣動力實驗室的劉漢銓博士，對靈巧進行了一系列智慧、力量和反應能力的測試。

劉漢銓博士：“現在，你舉起一端，我舉起另一端。我要你做的時候看著我。仰視我，對！現在我希望你拿取一根彎鐵棒。現在，你回頭看，你的鐵棒就在那里。讓它變直。它是不是太彎曲？如果是，你就對我點一點頭，停下來。行！寶貝，現在再彎曲它，把它彎曲成這樣。好，現在把它扳直，非常好。帥哥，現在你把它弄彎成其他形狀。好，現在進行清理。好，現在我要你回去。……行，停在那里。現在我要走了。好了！帥哥，放開我。

靈巧發短信有邏輯，但不帶感情

靈巧很有成就感。視頻顯示：它協助工作人員炫耀一根金屬棒。

劉漢銓博士說：“好孩子，我們將開始這兩條電線握緊或松開練習。在您的左手，這條電線。對！

遠程操作員：“握緊左手。”

靈巧：“左手握緊。”

劉漢銓博士：“用你的右手拿住電線。

遠程操作員：“松開右手。”

靈巧：“右手松開。”

劉漢銓博士：“現在放在一起。你來拿我的電烙鐵和扳手。很不錯，你得到了它。現在還給我吧。”

遠程操作員：“松開右手。”

靈巧：“右手松開。”

劉漢銓博士：“行。好好焊接，完成工作。”

視頻顯示：靈巧機器人幫助一個人把兩條電線焊在一起。

美國宇航局公布了一段扣人心弦的視頻：靈巧仿真攀爬“國際”空間站金屬桁架。

劉漢銓博士：“雙手像把握方向盤。”

遠程操作員：“松開右臂。”

靈巧：“右臂松開。”

劉漢銓博士：“握住把手。”

遠程操作員：“握緊右手。”

靈巧機器人：“右手握緊。”

遠程操作員：“松開左手。”

靈巧機器人：“左手松開。”

劉漢銓博士：“來吧，把握在這兒。”

遠程操作員：“不許松左手。”

靈巧機器人：“左手握緊。

遠程操作員：“松開左手。”

靈巧機器人：“左手松開。”

劉漢銓博士：“松散地掌握。太緊了。很好，在那里。”

美國宇航局噴氣動力實驗室和劉漢銓博士的鑒定評價是：靈巧能與人同步運動，反映快速精確，完全達到設計目標，可以進入國際空間站工作。

太空超人

2011年2月24日，靈巧搭乘“STS-133”航天飛機航班發射升空，送到國際空間站。8月22日，靈巧在低地球軌道首次激活，進行了沒有運動的動力系統測試。10月13日，靈巧首次在太空中移動，在國際空間站內部執行維護任務，如吸塵或清洗過濾器。

“yes，Sir！保證完成任務！”

美國宇航局已掌握頂級機器人制造技術。真正的“太空超人”近在咫尺。國際空間站為人形機器人提供了一個理想的舞臺。人形機器人將拉開太空探險新時代的序幕。

首先，太空機器人靈巧將被固定在“命運”號實驗艙里的一個位置，但目標是為靈巧后來的自由行動做準備。科學家只給靈巧裝了一條腿。宇航員不需要一個有兩條腿的機器人在空間站里搖搖晃晃地走來走去。它能夠在不同的地方抓住并固定住自己的身體。它要學會利用手，從一個地方移動到另一個地方，最后像一般宇航員一樣在周圍行動。

科學家將測試靈巧在零重量空間環境的工作狀態，進行太空環境對靈巧的影響并評估。讓它慢慢從簡單的任務開始逐步獲得進步，就像監測它的健康狀況一樣，慢慢進行更復雜的工作。

“STS-133”航班機組人員與靈巧合影

靈巧擁有監督下的自主權。在限制范圍內，它可以自主運行。控制人員將發送命令程序，讓它自己思考，作一序列的動作。這就像對火星漫游車“勇氣”號和“機遇”號的控制一樣。兩者有一點區別。控制人員可以“看到”它。如果在月球或遠地軌道，它的視頻信號不到2～6秒就發送到控制中心。如果從火星將視頻信號發送到地球，時間通常超過10分鐘。當控制人員看到靈巧的做一些不妥的動作，馬上就可以告訴：停止，試試做另一項。

靈巧，一位新的宇航員。開始，科學家會給予它很多詳細規定。當它做一些與本職工作無關的事情的時候，可以出來制止它。人們會更充分地開發這個機器人的視覺系統，讓靈巧能夠做細微的動作，自己調整到能抓住任何一個目標。

原來，靈巧還是獨腿飛俠。科學家完全可以給靈巧裝上雙腿或輪子。也許有一天，靈巧的弟弟們會登上一顆行星或小行星，并提前為人類建立工作站或棲息地。靈巧肯定會成為一位經驗豐富的宇航員。當其他宇航員做錯事，說“對不起”時，靈巧也許會說：“沒關系！以后聰明點就行了。”宇航員一定會抱怨發牢騷：雖然靈巧很有趣和令人興奮，但總感覺我們將被解雇，丟掉飯碗。

靈巧喜歡夸獎，不喜歡說它是獨腿飛俠。2014年4月，為了不傷害靈巧的自尊心，美國宇航局將靈巧的兩條腿空運到國際空間站。美國宇航局宇航員史提夫 斯旺森在國際空間站給靈巧裝上雙腿，完成升級，指揮各種活動。靈巧邁著兩條大長腿，好像螳螂一樣在國際空間站四處溜達。

靈巧在國際空間站操作飛行

目前，靈巧還沒有語言系統，所以缺乏幽默和口才。雖然擁有語言系統比較容易，但它暫時還不需要這項功能。空間站需要的是一個會干活的工人，而不是一個鐵嘴銅牙的空間站站長。宇航員們說：感謝上帝！幸虧這家伙不會說話，不然我們談情說愛都被它偷聽，到局長那里打小報告。

機器人：努力進化，為人類服務，耶！

靈巧的前途無量，將在未來的太空探索中扮演越來越重要的角色。靈巧的頭上安裝有視覺傳感器，手指上安裝了壓力傳感器。它能夠以超過人類的精確動作操作武器。根據“R-2”的智慧和功能，它完全可以在太空捕捉、檢查、修理衛星等航天器，如給衛星加充燃料，換個零件等。

當然，它也可以執行太空追殺行動，攻擊敵人的航天器，給敵星輸入啟動病毒程序，讓敵星充當自己的間諜，或散布傳播虛假信息，直至黑了敵星的“大腦”；在較大的衛星后面打個黑槍、鉆個小孔，動點外科小手術；將那些毫無反抗能力的小衛星抓住、俘虜，如果再來點暴力，干脆砸扁撕碎。

機器人宇航員，玩的就是科技、勇敢、冒險和心跳。