如何让机器人具备像人类一样的触觉？
[摘要]机器人真的只能是冷冰冰的么？科学家并不这么想，机器人也能进化出“触觉”。
腾讯科技讯 机器人真的只能是冷冰冰的么？科学家并不这么想，他们想让机器人能进化出“触觉”。外媒近日刊文，对触觉学的发展现状，及其与机器人技术的融合前景进行了详细介绍。以下为文章全文：在工厂和仓库，机器人在力量和精度上通常都胜过人类。人工智能软件可以驾驶汽车，可以战胜国际象棋大师，还能在《危险边缘》智力问答节目中完胜人类选手。但机器仍然缺乏一些至关重要的能力，因此短期内依旧难以在很多功能上赶超人类——精密而完善的触觉便是其中之一。例如，斯坦福医院头颈外科医生尼古拉斯·布雷文思(Nikolas Blevins)经常进行耳部手术，在手术过程中，他必须掌握熟练的技巧，才能将耳骨与薄如蝉翼的内表面剥离开来。布雷文思正在与机器人学家肯尼斯·萨利博瑞(J. Kenneth Salibury)和萨尼·陈(Sonny Chan)合作设计一款软件，使之可以在正式手术前进行“排练”。这款程序能将X射线与磁共振成像数据进行融合，从而创造出栩栩如生的3D内耳模型，供外科医生练习之用。还可以借此对病人的头盖骨进行一场“虚拟旅行”，通过虚拟方式“感受”软骨、骨骼和软组织之间的细微差别。然而，无论多么细致入微，这款软件也只能在大致程度上为布雷文思提供粗糙的触觉感受。“要做虚拟手术，就必须有触觉。”他指的是可以通过计算机模拟技术模仿人类触觉的技术。这款软件所面临的局限在机器人行业十分典型，也正因如此，对人类而言十分本能的任务，在机器身上却很难实现。自从斯坦福人工智能实验室在上世纪六十年代设计出首款机器手臂以来，机器人已经学会了在工厂里进行重复性的劳动。但在很多基本功能上却始终面临困难，例如打开处于关闭状态的门，跌倒后自己爬起来，从口袋里拿出硬币，以及在手指上转动铅笔。在学术界，这种高级的人工智能技术与拙劣的实际行动能力之间的相关性，甚至有一个专门的名称：莫拉维克悖论。这是以机器人先驱汉斯·莫拉维克(Hans Moravec)的名字命名的一种理论，他在1988年的写下了这样一段话：“要让计算机在智力测验或象棋比赛中，实现像成人一样的表现，是相对比较容易的；但是要让电脑具备如一岁小孩般的感知和行动能力，却是相当困难的，甚至完全不可能实现。”如果要让机器人像服务员、卫生员、文秘、保健员一样，与人类展开真正的协作，就必须依靠触觉学和运动学领域的进步。“这个问题很复杂，需要时间。”加州大学伯克利分校机器人学家肯·古德伯格(Ken Goldberg)说，“人类很擅长这些事情，我们经过了数百万年的进化。”人类触觉无比精密作为一种感觉，触觉的复杂程度远超普通人的想象。人类拥有一系列器官，可以精确地感知压力、冲力、温度和震动。（德国研究人员发现，浣熊已经进化出动物世界中最复杂的大脑功能，使之可以在黑暗中处理触觉冲动）。研究显示，人类触觉的精密程度比之前所认为的高出好几个数量级。例如，瑞典科学家在《自然》杂志上刊登论文称，人体的动态触觉（例如，当手指划过表面时的触觉）可以区分出高度不超过13纳米的凸起，也就是0.0000005英寸。这相当于一个分子的大小。按照瑞典皇家理工学院表面化学教授马克·鲁特兰德(Mark Rutland)的解释，假如人的手指像地球一样大，它足以感觉出一辆汽车和一栋房子的大小差异。生理学家认为，手指与各种表面之间的互动可以被一种名为“机械感受器”(mechanoreceptor)的器官探测到，这种器官植根于人体皮肤的不同深度中。有些能感受到物体的尺寸或形状变化，还有的可以感受到震动。具体到细微的表面震动，关键信息源自帕氏小体(Pacinian corpuscles)，这是一种长约1毫米的椭圆形结构，可以在形状改变时发出信号。触觉学的目标就是复制这种敏感性，因此，这门学科在计算世界与人类相联系的过程中扮演着越来越重要的作用。触觉学最重大的进步之一是由Mako Surgical公司创造的，这是机器人学家罗尼·阿伯维茨(Rony Abovitz)2004年创办的一家公司。2006年，Mako Surgical开始提供一种机器人，能在外科医生修复膝关节炎的过程中，为其提供精确反馈。“我认为触觉学是一种将机器智能与人类智能整合起来的方式，它能让机器和人类分别发挥自己的长处。我认为二者将存在一种有趣的共生方式。”阿伯维茨说。“外科医生仍然拥有控制感，可以将精力投入到动作和力道上。但所有的智能引导任务，以及外科医生的常规活动，都是由机器来负责的。”机器人蕴含危险即使是在机器人的地位已经确立的工业领域，专家也担心，与机器人并肩工作的人可能面临危险。机器人已经在美国引发了数十次工人伤亡时事件。如果要真正促成机器人革命的发生，科学家就必须创造能严格遵守安全标准的机器，而且成本不能过高。“过去30年间，工业机器人一直都只关注一个指标：又快又便宜。”美国机器人公司HDT Global高级项目总监肯特·梅西(Kent Massey)说，“我们一直都看重速度，这很好，但当今的常规机器手都很死板，而且又笨重又僵硬，所以十分危险。”现在已经有很多机器手设计公司开始着眼于更加安全的产品，梅西的公司便是其中之一。波士顿的Rethink Robotics和丹麦的Universal Robots已经开发了“弹性”机器人，可以感知与人类的接触。Universal的系统将一系列位于关节处的传感器与软件相互配合，从而实现了这一功能。Rethink的机器人则使用了“串联弹性促动器”——其本质上是关节处的一些弹簧，可以模拟人体肌肉和肌腱的弹性——和声学传感器，从而让机器人在与人类接近时能放慢速度。除了提升基本的安全性之外，科学家还在关注更多的细微触觉。去年，乔治亚理工学院的研究人员在《》杂志上发表论文称，他们装配了一组名为“taxel”的小型晶体管，可以测量电荷变化，从而判断机械应变或压力。其目标是借此设计各种触敏应用，包括为机器人或其他设备制作的人造皮肤。多种辅助方案很多研究的重点都集中在视觉及其在触觉中的作用。Intuitive Surgical公司开发的da Vinci Xi手术系统使用了高清3D摄像头，使得医生可以通过微型手术器械，进行远程精细操作。该公司还在努力提升外科医生的视野范围和清晰度，因为当今的触觉学技术仍然远远无法满足很多手术操作的要求，例如在器官等软组织上进行必要的操作。非营利组织SRI International首席工程师科特·萨利斯伯瑞(Curt Salisbury)认为，尽管外科医生可以依据软组织提供的视觉线索来了解他手中的工具施加的压力，但很多时候，仅凭视觉仍然难以作出充分的判断。“在视野不佳时，触觉反馈仍然至关重要。”他说。其他研究人员相信，随着不断进步的传感器更加精准地模拟人类皮肤，再加上融合了视觉、触觉学和运动学的算法，便可以推动下一代机器人实现巨大的进步。马萨诸塞州伍斯特理工学院机器人学助理教授爱德华多·特雷斯-加拉(Eduardo Torres-Jara)，正在探索一条道路。他定义了一种名为“敏感机器人学”的理论，并据此开发了一个模型，只需要知道机器人的手脚与地面或物体接触的位置，便可帮助机器人实现运动、抓取和操作。“一切都是为了识别触觉事件，并很好地理解这些事件。”他说。借助能够探测微小磁力变化的人造仿生皮肤，他已经开发出了一种两腿行走的机器人，可以通过测量脚底的支撑力变化自动实现平衡，甚至大步行走。如果能够获取更加强大的计算能力，便可改善触觉能力，那么曙光或许就在前方。伯克利的机器人学家古德伯格已经开始设计一套云计算机器人系统，可以通过互联网获取强大的计算能力。“云机器人的理念令我振奋。”他说，“它可以突破我们在计算能力上面临的限制。”今年7月，在美国国家科学基金会的赞助下，布朗大学、康奈尔大学、斯坦福大学和加州大学伯克利分校的机器人学家，共同设计了一个名为Robo Brain的数据库，希望提供一个专门存储图片和视频的在线平台，为在现实世界进行各种行动的机器人提供支持。例如，任何联网的机器人或机器手均可获取如何识别、抓取和拿起咖啡杯的信息。其他触觉学研究人员相信，通过人工方式复制触觉将对自动化机器人的发展产生重要影响，甚至对增强人类自身能力的各种系统形成促进。去年秋天，斯坦福大学机械工程副教授阿里森·奥卡姆拉(Allison Okamura)讲授了一门触觉学在线课程。学生们组装了由奥卡姆拉与他人共同设计的“hapkit”组件，然后通过编程开发了弹簧和减震器等虚拟设备，而且可以像在现实世界中一样进行操作。这些学生探索了各种新项目，调整了硬件，并相互分享了各自的项目。奥卡姆拉表示，学生们的热情完全可以理解。“如果你拥有所有的感觉——视觉、听觉、味觉、触觉和嗅觉——但有人却会逐一将其夺走，你最不愿放弃哪一种？”她问，“几乎所有人的回答都是视觉，但我的答案是触觉。”（长歌）
[责任编辑：jimmonzang]
您认为这篇文章与"新一网（08008.HK）"相关度高吗？
Copyright & 1998 - 2015 Tencent. All Rights Reserved
还能输入140字客服电话：
抢GO网提升发票发货速度，所有景点门票在购买后10分钟内发送电子票;所有邮寄类产品在16点前购买，当日发货,16点之后购买次日发货！
抱歉，您来晚了，团购已经结束啦。不想错过明天的团购？立刻订阅每日最新团购信息：&&关闭
复制下面的内容后通过 MSN 或 QQ 发送给好友：
【大栅栏】仅15，享原价39元前门5D动感影城。惊险刺激的电影体验，让观众从听觉、视觉、嗅觉、触觉及动感五个方面来达到身临其境的效果！
共有 340 人购买
惊险刺激的电影体验，让观众从听觉、视觉、嗅觉、触觉及动感五个方面来达到身临其境的效果！
电子票发送
有效期至日
每邀请一位好友首次购买，您将获?5元返利
团购价: ?750 原价: ?850
折扣: 8.82折
已有 89 人购买
团购价: ?580 原价: ?1288
折扣: 4.5折
已有 89 人购买
团购价: ?3180 原价: ?4000
折扣: 7.95折
已有 98 人购买
团购价: ?97 原价: ?138
折扣: 7.03折
已有 368 人购买
团购价: ?566 原价: ?1076
折扣: 5.26折
已有 127 人购买
团购价: ?880 原价: ?2200
已有 89 人购买
团购价: ?688 原价: ?2200
折扣: 3.13折
已有 90 人购买
团购价: ?758 原价: ?1280
折扣: 5.92折
已有 76 人购买
团购价: ?550 原价: ?1586
折扣: 3.47折
已有 121 人购买
团购价: ?498 原价: ?1790
折扣: 2.78折
已有 89 人购买
团购价: ?885 原价: ?1180
折扣: 7.5折
已有 180 人购买
团购价: ?238 原价: ?298
折扣: 7.99折
已有 692 人购买
团购价: ?1180 原价: ?1800
折扣: 6.56折
已有 36 人购买
团购价: ?728 原价: ?1476
折扣: 4.93折
已有 86 人购买
团购价: ?858 原价: ?1580
折扣: 5.43折
已有 92 人购买
团购价: ?5600 原价: ?9800
折扣: 5.71折
已有 34 人购买
团购价: ?780 原价: ?1040
折扣: 7.5折
已有 71 人购买
团购价: ?268 原价: ?380
折扣: 7.05折
已有 69 人购买
团购价: ?2200 原价: ?4500
折扣: 4.89折
已有 38 人购买
团购价: ?69 原价: ?99
折扣: 6.97折
已有 528 人购买
团购价: ?698 原价: ?1280
折扣: 5.45折
已有 110 人购买
团购价: ?428 原价: ?680
折扣: 6.29折
已有 99 人购买
周一至周日 9：00-21：00
请告诉抢GO，让抢GO更好地为您服务！
希望在抢GO网组织团购么？请
邮件订阅第一时间通知明天再来看又有新惊喜 * 此服务可以随时取消
友情链接：小站会根据您的关注，为您发现更多，
看到喜欢的小站就马上关注吧！
下一站，你会遇见谁的梦想？
怀胎十月温馨提示：十九周
你的宝宝现在大概15厘米长，重220克左右。他在本周最大的变化就是感觉器官开始按照区域迅速的发展。在脑部，分管触觉、味觉、嗅觉、视觉和听觉等神经细胞正在分化。胎儿此时开始能够吞咽羊水，肾脏已经能够制造尿液。
& & 这一周孕妈妈一定长出了一口气，因为告别孕早期的种种不适，度过了流产的高发期，现在又能感到胎宝宝的运动，这多么让人有成就感。但在愉快中，可还要小心呵护你的胎宝宝。
一、胎儿发育：
&&&&&& 你的宝宝现在大概相当于一个小番瓜大小。他的胳膊和腿现在已经与身体的其他部分成比例了。他的肾脏继续产生尿液，头皮上的头发开始长出。如果你怀的是女孩，在她的卵巢里已经有600万个卵子。现在是宝宝感官发育的关键时期：胎儿的大脑开始划分出嗅觉、味觉、听觉、视觉和触觉的专门区域。你可能以为你的子宫里很安静，其实远不是你想的那样，胎儿现在也许能够听到周围发生的事情。他能听到你的血液流过血管的声音、胃部消化的杂音，以及你的声音。
　　一些准妈妈喜欢对着自己的宝宝说话，不过，即使你没有这样做，你的宝宝仍然能够听到你和别人说话的声音。研究显示，他在学习分辨你与其他人的声音，并且很快会显示出对你的声音的偏爱。研究还显示，当一个孕妇说话时，她肚子里宝宝的心跳会减慢，说明宝宝放松下来了。让准爸爸也参与进来&&鼓励他和你的宝宝说话。
&&&&&& 二、孕妈状态：
　　你的腰身变粗，动作也开始笨拙，有必要准备孕妇装了。乳晕和乳头的颜色加深，而且乳房越来越大。此时你也许会出现水肿，血压升高，心跳加快的情况。整天都很疲倦，比较嗜睡，胃口也很好。
　　有的孕妈妈上唇、面颊上方和前额周围上可能出现暗色斑块，这种暗色斑在分娩后不久就会消退，但你现在要尽量避免受到阳光的暴晒。如果你注意自己的乳房，你会发现乳晕和乳头的颜色加深了，而且乳房越来越大，这很正常，是在为哺育你的宝宝做准备。
　　你皮肤上也可能会有暗色斑块，这是由色素的暂时性增加引起的。当它们出现在你的上唇、面颊和前额时，就被称为黄褐斑。你可能会在你的胳膊或其他暴露在阳光下的皮肤上看到这些斑点。在孕期，你的乳头、雀斑、疤痕、腋下、大腿内侧和外阴部的肤色可能也会变暗。你身上那条从肚脐到耻骨的深色线，称为腹部中线，或称&黑线&。这些色斑在分娩后不久很可能就会消退。但是，你也要注意防晒，因为阳光会加深这种色素变化。所以在户外时要尽量&遮盖&一下自己，戴有沿的帽子和使用防晒霜。
&&&&&& 三、孕妈关注重点
&&&&&& 虽然已经到了孕中期，你仍会担心怀孕可能会出什么差错。产科医生告诉我们，即使是在中间三个月，生下一个健康宝宝的几率已经很高了。
&&&&&& 孕期乳头的护理方法?
&&&&&& 母亲的乳房是婴儿的天然&粮库&，在整个妊娠的过程中，乳房一直在为履行自己的职责&&分泌乳汁、喂养新生儿而进行准备。所以，孕期乳房护理是很重要的。?
&&&&&&&乳房护理小Tips:
&&&&&& 1. 每天清洁乳房：经常用温和皂水擦洗乳晕和乳头皮肤，并将皮肤皱褶处擦洗干净。
&&&&&& 2. 注意睡眠姿势：睡眠时，注意采取适宜睡姿，最好取侧卧位或仰卧位，不要让乳房受到挤压。
&&&&&& 3. 切勿使用丰乳霜：乳房小的妈咪一定不要使用丰乳霜。乳房的大小是不影响喂养宝宝的。
&&&&&& 4. 护理乳头：经常用干燥柔软的小毛巾轻轻擦拭乳头皮肤，这种刺激可增加乳头表皮的坚韧性，避免在宝宝吸吮时破损。
&&&&&& 5. 乳头凹陷或扁平：如果乳头凹陷或扁平，在擦洗时用手轻柔地将乳头向外捏出来。凹陷的乳头往往容易积存污垢，先涂上油脂软化污垢，然后用皂水清洗干净。
&&&&&& 胎动不规则？
&&&&&& 首先确认下，你观测和计算胎动次数的方法是否正确？如果没有问题，要请医生及时检查。
&&&&&&& 可以坐飞机吗？
&&&&&& 答案是可以的，但是在孕早期和怀孕8个月以后，是不建议孕妇坐飞机的。虽然孕妈妈现在坐飞机比较安全，但还是需要当心。
&&&&&&&四、孕妈咪健康
&&&&&& 孕妇乳头溢奶正常吗?
&&&&&& 许多孕妇在怀孕期间，特别是在孕晚期，会开始分泌出少量的初乳(有时被称作&前乳&)。也有一些孕妇不会出现这种乳头溢奶的情况。对孕妇来说，不管是否有乳头溢奶的现象都是正常的。如果你的乳头溢奶，你可以在胸罩里戴上防溢乳垫来保护衣服。很多母婴用品商店或网上都销售这类乳垫。
　　初乳是一种粘稠的微黄色液体。它含有抗体，能够保护你的新生儿免受感染。如果你选择母乳喂养，这种珍贵的液体会在真正的乳汁开始分泌之前喂养你的宝宝。初乳比最终的母乳含有更多的蛋白质、更少的碳水化合物和脂肪。初乳很容易消化，含有刚出生头几天的宝宝所需要的营养。
&&&&&& 营养提示
&&&&&& 1. 脂质是脑及神经系统的主要成分。孕妈妈应适度摄入脂肪，吃一些鱼肉及核桃、腰果等干果，有利于大脑的发育。
&&&&&& 2. 可以把午餐和晚餐的重点安排成补充维生素A；早餐和加餐重点安排成补钙，多吃一些干果和奶制品。
&&&&&&&五、胎教提示
&&&&&& 准爸对胎教的参与很重要，可以让准妈坐在宽大舒适的椅子上，然后由准妈对胎儿说：&宝贝，爸爸就在旁边，你想听说什么吗？&准爸再开始用平静的语调开始对话，随着对话内容的展开再逐渐提高声音，不要一下子发出高音惊吓了胎儿。
&&&&&&&六、准爸爸课堂
&&&&&& 当孕妈妈感到身体慵懒，准爸爸要主动当孕妈妈的&依靠&。依靠在准爸爸身上，不仅很舒服，也会让孕妈妈得到心理安慰。准爸爸也应该主动轻抚孕妈妈的背部，给予她更多的关怀。
站长在关注