德国举行太空机器人竞赛 | 科技环境 | DW | 24.11.2013
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科技环境

德国举行太空机器人竞赛

在遥远的陌生星球上,太空机器人要实现“自立”,必须要具备一定的人工智能。这对于发明设计者来说是一个挑战。在德国航空太空中心的一场竞赛上,机器人们各显神通。

(德国之声中文网)这是一个典型的星球表面地貌:沙丘、砾石和巨岩遍布四周,中央是着陆探测器的模型。看起来好像探测器是刚刚着陆,并且卸下了一台机器人。现在,探访星球奥秘的工作可以开始了:

不过这个星球表面并不是真的,而是德国航空太空中心(DLR)在波恩南部一个多功能大厅里做出的仿真模型。在11月份举行的一场"太空机器人杯"竞赛中,来自德国不同大学和研究公司的十个团队展示了其研发的机器人各自的本领。

上述模拟场景却距离实际科学工作并不遥远:美国航空航天局(NASA)已经先后派遣好几代的"火星车"到火星上进行探测。根据经验,从地球上向这些机器人发送信号是需要很长时间的:光把信号发过去就要15分钟,等答复信号返回时,半个小时已经过去了。而如果未来机器人还要到更为遥远的星球去"探险"的话,它们与地球之间的联系可能还会更少。解决方案是:太空机器人未来需要尽可能自行处理遇到的情况--当然是在人工智能的帮助下。

在陌生星球上寻找水源

在真正的火星探测工作中,机器人到达着陆之后必须首先寻找水源。在德国航空太空中心的这场机器人竞赛中,水不会藏在岩石地下,也不是在大气中,而是在一个被涂成蓝色的玻璃水杯之中。参赛的机器人必须自己找到它,拿起来,然后放到一个制定的收集地点。

Bildüberschrift: SpaceBot Cup 2013: Roboter Lauron Bildbeschreibung: Auf dem SpaceBot Cup 2013 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Rheinbreitbach kommt der sechsbeinige Roboter Lauron zum Einsatz. (Foto: Fabian Schmidt/DW) 11.11.2013

劳伦“矫健”的身姿

从各个机器人完成任务的情况就可以很快看出,它们都各有强项和弱项。比如说,由卡尔斯鲁厄信息技术研究中心选送的六腿爬行机器人"劳伦"(Lauron)就比较能跑,是根据一种印度竹节虫进行的仿生发明。"它的腿有四种不同程度的灵活度,所以行动非常便捷。我们还在前肢上安装了抓取装置",团队发言人普弗茨尔介绍道。在行走的过程中,抓取装置会折叠起来以避免影响其稳定性。但是如果在要抓取东西的时候,它就会向前伸展开来。

为了不让劳伦在拿到水杯之后就只靠五条腿走路,研究人员为它在腹部下放安装了一个固定托架。抓取装置先把水杯放在那里固定,然后再重新用六条腿走路。这台虫型机器人利用一个激光扫描仪进行定位导向。这个定位仪在机器人顶部旋转扫描,然后构造出一幅周边地形的三维立体图。 这些图像可以帮助机器人对自己与水杯之间的距离进行估测。

机器人只有对玻璃水杯进行识别辨认之后,才能得出这个结论:把它拿起来带走。比如波恩大学选送的森陶洛(NimbRo Centauro),这个靠六个轮子行走的机器人以及发现了水杯,现在它开始工作了:它颤颤巍巍地抓起玻璃杯,将它举起来,并放到侧面的一个塑料托架里盖上盖子。

这些听起来似乎好像并没有那么厉害,但是在现场,每当机器人完成一个动作时,都会想起热烈的掌声。主持人也相当兴奋:"一滴水都没有洒出来!评委给取水杯这个项目打了一个勾!"

Bildüberschrift: SpaceBot Cup 2013: Roboter greift Wasserglas Bildbeschreibung: Ein Roboter der Universität Bonn greift autonom ein Wasserglas uuf dem SpaceBot Cup 2013 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Rheinbreitbach (Foto: Fabian Schmidt/DW) 11.11.2013

波恩大学团队研制的森陶洛抓住水杯

不仅适用于太空

在危机地区的机器人应用方面,来自不来梅雅各布大学(Jacobs-University Bremen)的比尔克(Andreas Birk)也积累了一定的经验。他的团队专门研发一种可以为未知地区绘制高质量地图的机器人。比如在日本福岛核电站事故之后,"我们研发了一种在无人飞行器的帮助下绘制二维地图的软件",比尔克说,"一个美国的合作伙伴使用了我们的软件来绘制较小的概况地图--而且就在事故发生后不久。"

在德国航空太空中心的太空机器人竞赛中,不来梅团队还是带领一台陆地机器人参加角逐。比尔克说:"我们的机器人可以进行较为理性的抓取操作,并且有能力在拿到水杯的同时将其保持水平位置。"

其实,在竞赛中,大部分机器人只要能够找到水杯,都可以较为顺利地完成后面的任务。因为其实寻找目标才是更难的部分。比尔克根据自己多年研究机器人的经验总结道:"很多看起来很简单的事情--比如四处寻找并发现目标--对于机器人来说往往是一个更大的挑战。"

最终,所有的机器人的表现都是可圈可点,不相上下。评委虽然没有选出一个毫无争议的冠军,但是所有的参与者都享受到了胜利的喜悦。

作者:Fabian Schmidt 编译:雨涵

责编:洪沙

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