如何将机器人与物联网相结合

A worker puts finishing touches to an iPal social robot, designed by AvatarMind, at an assembly plant in Suzhou, Jiangsu province, China July 4, 2018. Designed to offer education, care and companionship to children and the elderly, the 3.5-feet tall humanoid robots come in two genders and can tell stories, take photos and deliver educational or promotional content. Picture taken July 4, 2018.REUTERS/Aly Song - RC1B1450D2B0
Even simple robots become useful when connected to the internet.Image: REUTERS/Aly Song
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物联网是一种广受欢迎的构想:联网设备之间相互传输信息,让我们的生活更加便捷、舒适。它正通过从语音控制音箱到智能温度传感器等各类设备,进入我们的家庭。为改善健康状况,智能手表和Fitbit正在向在线应用程序告知我们的活动量。在整个城市范围内,互联设备的功能涵盖方方面面,从提高交通运输效率到洪水检测。

与此同时,机器人正逐步走出工厂流水线的局限。它们正开始出现在购物中心和游轮上充当导览员等。随着价格下降,以及人工智能(AI)和机械技术不断进步,我们会越来越习惯它们在家庭、街道和工作场所中自主做出决策。

这里蕴藏着一个重大机遇。机器人接入互联网后,能力会大幅提升。越来越多的人认为,物联网的下一步演进将是把机器人纳入网络,并由此带来令人振奋的可能性。

家居改善

即使是简单的机器人,连接互联网后也会变得有用——例如从传感器获取周围环境的更新,或了解用户的所在位置以及附近家电的状态。这使它们能够以“身体”、眼睛和耳朵的形式,为原本冰冷的智能环境赋予一种友好的个性。这对于年长或残障的居家人士可能特别有帮助。

我们近期推出了一套未来主义公寓,设于赫瑞-瓦特大学,用于探索这类可能性。该公寓是欧盟范围内的少数几个此类测试场地之一;我们的全部重点是有特殊需求的人群,以及机器人如何通过与智能家居中的互联设备互动来帮助他们。

设想一下,一个具备智能视频功能的门铃响起。机器人可以通过传感器获取其所在位置,从而在家中找到此人,然后告知对方门口是谁、因何而来。或者,它可以帮助拨打视频电话给家人或专业护理人员,包括通过充当远程呈现平台,让对方进行虚拟探访。

同样,它还能提供安全保障。例如,它可以告知用户烤箱仍处于开启状态——手机或平板电脑在这类任务上不够可靠,因为它们可能会被放错位置,或声音不易被听到。同样,如果用户似乎陷入困境,机器人还可以发出警报。

当然,Alexa或Google Home等语音助手设备也能提供部分相同的服务。但在移动、感知以及与周围环境互动方面,机器人要强得多。它们还能通过指向物体,或借助手势、面部表情等更自然的方式与用户互动。这些“社交能力”所建立的联系至关重要,它能让用户更乐于接受支持,并提升支持的成效。

为激励欧盟各地的测试场地,我们的公寓还承办了诸如欧洲机器人联盟服务机器人竞赛之类的赛事——这是一种面向家庭中特殊需求的机器人的“欧洲冠军联赛”。2018年1月,这项赛事首次把来自欧洲各地的学者带到了我们的实验室。参赛机器人接受了诸如迎接访客入室、关闭烤箱以及为用户取回物品等任务的测试;一支德国团队来自科布伦茨大学,凭借一台名为Lisa的机器人夺得了冠军。

海上机器人

商业领域也存在类似机遇。例如,油气公司正在关注物联网,尝试使用无线传感器收集温度、压力和腐蚀程度等信息,以检测并可能预测其海上设备的故障。

未来,传感器可向机器人发出问题区域的警报,使其前去检查管道和油井的完整性,并确保其尽可能高效、安全地运行。或者,它们可以在海上设备中难以触及的部位安装传感器,或协助校准传感器、更换电池。诸如ORCA Hub是一个3600万英镑的项目,由爱丁堡机器人中心牵头,汇聚顶尖专家和30多家行业合作伙伴,正在开发此类系统。其目标是降低人类在偏远危险地点作业的成本与风险。

Image: ORCA

水下作业尤其具有挑战性,因为无线电波在海水中传播不佳。水下自主航行器和传感器通常使用声波进行通信,而声波的速度要慢许多倍(声波为每秒1,500米,无线电波则为每秒300m米)。声学通信设备的成本也比水面上使用的设备高得多。

这一学术项目正在开发新一代低成本声学通信设备,并致力于提高水下传感器网络的效率。未来,它应有助于传感器与水下自主航行器协同完成更多工作——包括与目前水面上已可实现的类似的维修和保养工作,以及其他益处,例如帮助航行器在更远距离上相互通信,并追踪其位置。

除油气领域外,许多行业也具有类似潜力。例如,核电领域以及桥梁、建筑等设施的清洁与维护领域也有类似的应用。我和同事们也在探索农业、制造业、物流和废弃物处理等领域的可能性。

不过,首先,物联网与机器人领域的研究界需要切实分享各自的知识和专长。它们往往在不同学科领域中彼此孤立。有必要加倍努力建立共同的社群,例如我们在欧洲机器人论坛及物联网周上为此类合作组织的专题研讨会(2017年)。

出于同样的目的,产业界和大学需要考虑设立联合研究项目。解决安全与保障问题尤为重要,例如黑客控制机器人并利用其进行窃听或造成破坏。此类问题可能使客户心存戒备,并毁掉一个市场机遇。

我们还需要能够协同工作的系统,而非孤立的应用。如此一来,新的、更有用的服务便能迅速且有效地推出,而不影响现有服务。如果我们能够解决这些问题,并将机器人技术与物联网结合起来,它确实有潜力改变世界。

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