机器人正在进化：3D打印技术助力机器人研发

　　你能想象用机器人在厨房做饭吗？机器人和人类能安全合作吗？记者从英国最大的机器人实验室布里斯托机器人实验室了解到，这些情况不会太远。

　　能合作的互动机器人不会太远。

　　布里斯托尔机器人实验室(Bristol Robotics Laboratory)正在开展一项关于机器人与人类交互系统(缩写为Chris)的研究，该研究基于这样一种假设，即可以通过设计机器人及其“思维”(即认知能力)来实现机器人与人类的安全交互，从而使机器人能够与人类一起工作。比如在厨房，服务机器人在做搅汤的工作，你可以往汤里加奶油。

　　布里斯托尔实验室主任克里斯·梅尔赫什(Chris Melhersh)教授说:“当我们与他人互动时，我们会理解对方的面部表情、身体姿势、手势和语调，分享目标，并理解和遵循语言指令。这个项目的目的是制定规则，我们需要将这种复杂性引入服务机器人，使它们能够与人类密切合作。比如做汤，机器人不仅要知道目标是把汤做好，还要知道搅汤有多难。当你举手时，它意味着停止。当热汤不小心洒到你身上的时候，你可以理解你脸上痛苦的表情。当你要求停止时，停止搅拌。”

　　梅尔赫什教授补充道:“机器人现在广泛应用于制造业，但它们能做的工作通常是有限的，机器人和人类之间通常存在物理障碍。在家庭中，机器人可以为人类提供服务或照顾。我们必须有适当的规则和设计，以确保密切接触的人类和机器人的安全。”

　　实现机器人与人类的安全交互是机器人未来发展的关键。“如果我们能够为机器人和人类在同一个物理空间中的安全合作提供必要的想法”，将会在这一领域带来相当大的进步，服务机器人在社会中的使用将会让我们更进一步。"

　　克里斯项目包括许多学科，包括机器人工程、认知科学和心理学。大部分工作将在布里斯托机器人实验室特别设计的房间里进行，在那里会有人记录研究人员的语气、手势和表情，并每分钟进行检查，以便制定的规则可以应用到服务机器人技术中。研究人员将制定安全移动和敏感工程的原则，以及语言、交流、决策和行动规划的原则，使机器人能够与人类伙伴一起清晰地思考。"我们正处于一个激动人心的机器人新时代的开端。"梅尔赫什教授说。

　　帮助残疾机器人外骨骼进入生活

　　美国研究人员利用3D技术打印外骨骼，开发出一种“机器人外骨骼装置”，帮助残疾儿童提高行动能力。两岁女童艾玛·拉维尔(Emma lavelle)是一名大部分关节先天性弯曲的患者。这是一种非进行性疾病，会造成关节僵硬，肌肉不发达。艾玛甚至不能拿起玩具和父母拥抱。她只能动她的拇指。

　　在一次先天性多数关节弯曲患者的会议上，艾玛的父母看到一个8岁的孩子在“威尔明顿机器人外骨骼”(W R EX)设备的帮助下抬起手臂，向各个方向移动。这个装置是由威尔明顿的摩尔/阿尔弗雷德·杜邦儿童公司开发的。医院研究人员开发了它，并将其附着在体表，在阻力带和金属棒的帮助下提供人工辅助，帮助残疾人提高运动能力。

　　这对夫妇认为这个设备可以改变艾玛的生活，所以他们带着女儿去威尔明顿尝试机器人外骨骼。最后，他们看到艾玛完全自己抬起手臂，抓起糖果放进嘴里。

　　然而，对于体重只有11公斤的艾玛来说，这个金属装置实在是太笨重了。医院研究人员决定设计一种适合艾玛体型的轻型机器人外骨骼装置，以便在美国的Stratasys公司借助3D打印技术，将外骨骼的各个部分用制作乐高积木的原材料打印出来，拼接在一起，用带阻力带的金属条连接起来，从而调节上下手臂。

　　3D打印机出现在20世纪90年代中期，它实际上是一种使用光固化和纸层压等技术的快速成型设备。其工作原理与普通打印机基本相同。打印机充满了“打印材料”，如液体或粉末。与电脑连接后，“打印材料”在电脑的控制下一层层叠加，最终电脑上的蓝图变成实物。

　　研究人员还为艾玛做了一件“夹克”，用来固定外骨骼设备。孩子长得快，第一套设备逐渐不适应。研究人员将新数据输入计算机程序，用3D打印机打印出一个略大的机器人外骨骼。

　　另一个便利是，如果外骨骼的某个部分“骨折”，3D打印机可以打印出相应部分的替换物。艾玛曾经遇到过这种情况。她的父母拍下了“骨折”的数码照片，并发送给了研究人员。第二天，他们收到了一块新骨头。

　　这个装置大大提高了艾玛的动手能力，让她可以像同龄人一样用画笔画画，抓糖果。斯特拉塞斯公司官网援引艾玛母亲梅根的话说:“艾玛称这个装置为‘魔法手臂’。”

　　在这一阶段，共有15名儿童使用定制的3D打印“威尔明顿机器人外骨骼”设备。设备研发者之一塔里克·拉赫曼(Tariq Rahman)表示，这种设备不仅提高了残疾儿童的运动能力，而且还有隐藏的好处，因为长期使用手臂会限制儿童的成长，影响他们的认知和情感发展。

　　智能辩论机器人将问世。

　　英国研究人员正在开发一种高度智能的自动化系统，可以与人交流。这个系统不能简单的与人对话，而是可以与人讨论甚至争论，有助于运营者更好的决策。这个系统的原型最快三年就能出来。阿伯丁大学教授Vamboto Vasconcellos表示，开发一个可以与人讨论甚至辩论的自动化系统的目的是增加人们对智能技术的信任。

　　他说，机器人等自动化系统是现代工业不可或缺的一部分。他们可以在没有人监视的情况下执行任务。它们可以用在很多领域，可以快速处理大量信息，判断如何行动。但自动化系统在操作上可能会出错，有时会“说不清楚，因为人还是系统”。

　　Vasconcellos说，如果人们不理解为什么自动化系统在特定时间以特定方式执行特定任务，他们可能会不信任自动化系统。

　　机器人会说话并不稀奇，但能与人讨论的高智能机器人还停留在科学幻想中。Vasconcellos说:“我们正在创造的是新一代的自动化系统，它可以与人进行双向交流。”

　　这个系统通过在屏幕上显示单词和短语而不发出任何噪音来与人交流。在一个典型的交流场景中，人们会问机器人为什么做出某个决定，是否有其他选项，以及为什么不采用其他选项。

　　这种交流“允许人们质疑或推翻机器人的决定。”“你可以在必要时命令计算机系统打破或修改规则，以便更好地利用资源或确保安全，”Vasconcellos说。

　　人机交流的最终目的是保证机器做出满意的决策。然而，在双向交流中，当人对机器给出的所有选择都不满意时，机器可能会回答:“对不起，我只能这样了。”将要讨论的高度智能自动化系统预计将部署在其他星球和深海，或用于执行国防任务，或在核设施等危险环境中工作。为了防止系统过于聪明，一意孤行，系统开发者在设计过程中注意防止系统做出威胁、野蛮或敌对的反应，并特别邀请一位心理学家参与设计。

　　美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫(Isaac asimov)认为，智能机器人的设计必须遵循多项规则，其中最重要的是“机器人不能伤害人，也不能看着人受伤”。

　　Vasconcellos说，人机对话之后，人会承担更多的责任，不能简单地把错误归咎于机器。“责任伴随着权力。这些对话都会被存档，如果出了问题，可以找到责任方。”