【科技文摘】救灾“斗士”闪亮登场

■何积惠 编译

由美国国防部高级研究计划局（DARPA）主办的国际机器人挑战赛（DRC），是迄今为止最重要的机器人竞赛项目。

今年这一赛事的决赛，以完成救灾任务为主题。这一主题的设立，起因于日本2011年发生强烈地震并引发海啸，导致福岛核电站核泄漏。日本研发机器人多年，但在最需要机器人的时候，却没有任何一台机器人可以代替人类靠近反应堆，进行检修并恢复冷却系统。

于是，有着科技拯救世界情怀的DARPA自2012年起，制定了三年的比赛计划，目的就是希望机器人可以代替人类，在灾难环境中完成危险的工作。最终，来自全球的23支队伍进入了决赛。

英国《新科学家》杂志对这些未来能够代替人类在各种危险环境中工作的救灾“斗士”的角逐场面，作了如下报道。

性能悬殊 各显神通

位于加利福尼亚州波莫纳一个昔日赛马跑道的决赛现场一片忙碌，工程师正在为他们超先进的机器人作参赛准备，机器人将在这里跨越废墟瓦砾堆、驾驶抢险车、攀爬梯子和凿穿石膏灰泥板墙——设计这些任务的目的，是为了模拟现实生活中的救灾需要。参赛的机器人共有23台，每项任务一次由4台机器人执行，它们可以在两天内做两次尝试。

汇聚到这里一决高下的机器人专家团队来自世界各地。记者和数千名蜂拥而来的观众一起，摒息注视着机器人选手的一举一动。

记者很快就发现，以动态性能而论，机器人中的佼佼者与平庸之辈还真存在巨大的差距。香港大学参赛的机器人Atlas把车开到规定地点之后，一头冲出它所驾驶的车辆，撕开液压管路，喷射出呈弧形的液体；而有些机器人却压根儿下不了车。

美国麻省理工学院（MIT）开发的仿人型Helios和卡内基-梅隆大学的CHIMP（智能移动平台），会自动执行多个步骤；而德国波恩大学研制的轮腿型Momaro，则完全是由人控制的。

“操作人员在很大程度上是机器人系统的一个组成部分。”率领美国宇航局（NASA）下属喷气推进实验室团队的布雷特·肯尼迪宣称，该团队参与决赛的Robosimian，是一款蹲式4腿猿形机器人。

第一天的赛事尚未结束，不少团队就已经在纷纷磨砺各自的技艺了。Momaro飞快地将车开到跑道的另一端，利用可伸展的两腿瞬间间跳下来。值得一提的是，它的腿部末端分别装有一个硕大的轮子。

猿形Robosimian开起车来既慢条斯理又谨小慎微，但却像猴子般灵活地爬出抢险车，把相当于手的器件抵在地面上稳住身体，然后折叠成下蹲形，开始靠轮子向前滑动，这一选择要比协调其蜘蛛形腿要轻松多了。Robosimian行进的步子虽然缓慢却十分平稳，没有发生任何闪失。

Momaro正在开足马力，奋力前行。它的速度是所有机器人中最快的，差不多没有出过什么差错。它和猿形Robosimian力争领先于对方，最终双双获得8分中的7分，花费时间均不到50分钟——不但取得高分，而且时间也短，只是两者都爬不了梯子。其他机器人的表现同样令人印象深刻。Helios跌倒了两次，经绞车牵扯后才重新站立起来，但它爬梯子的速度显然是最快的。CHIMP和它的Tartan Rescue团队在其他领域成绩优异。它通体鲜红、靠履带行走，看上去犹如一头庞大的怪兽。体重200公斤的它，仅凭一手之力就能举起136公斤的物件。决赛中有一个环节，CHIMP在试图凿墙前忘了打开钻头，但依然拼着全力撞墙而过。称它为“最笨拙的机器人”，绝非调侃。

离不开“幕后指挥者”

CHIMP不是通过跨步而是利用履带向上滚动，终于奋力爬上了梯子。这帮助它在第一天过后高居排名榜首，成为唯一获得8点满分的团队。

场外洋溢着观众向机器人致意的欢呼声，离跑道步行约5分钟的路程，坐落着一座混凝土机库。每个参赛团队就是在这里建立起控制中心，在没有电力或数据电缆的情况下，通过无线网络指引着机器人——在本次挑战赛之前极少这样做。

机器与操作人员的配合是关键所在，每个团队的处理方式也不尽相同。来自佛罗里达的IHMC团队，使用的是一个独立的主控制器，由被称为机器人“幕后指挥者”的领航员兼视频游戏高手约翰·卡尔夫操控。他负责控制的Atlas又名Running Man，而利用传感器提供的数据创建一个虚拟跑道副本，调动Running Man环绕它不断演练，几乎全部由他一手操刀。

但也有一些机器人，靠的是团队协同控制。例如操纵Momaro的就有9人之多，塞巴斯蒂安·舒勒除了控制手臂外，还要利用虚拟现实头盔，窥视由机载激光扫描仪生成的真实3D世界。

不管是一人还是多人，两者都须保持密切联系。“人类与机器人之间存在某种未被开发的亲和力。”过去3年来一直主管DRC赛事活动的吉尔·普拉特说。

看台上有人见到Running Man在橡胶十字路口摔倒后感叹道：“对于这一意外，我自己也不知道为什么会产生情绪激动的反应。”

到了比赛的最后一天，赛场上充斥着强力绞车和角磨机的轰鸣声，因为竞赛中领先的选手要抓紧时机作一番修整：Helios必须换掉一条摔跤时折断的手臂；Momaro在工程师的簇拥下，花了一上午的时间练习爬虚拟梯子。

在户外跑道上独辟蹊径的，是韩国彩虹公司高级科技研究院研制的滚立两形仿人型KAIST。它利用手臂支撑纵身跨出车辆，双脚先落地，然而抓起一把锯子，猛地将它刺入干砌墙，这时人群中爆发出狂热的欢呼声，接着是交口赞叹，因为KAIST挖成了一个完美的圆——它在前一天做这个动作时还不合格。

当KAIST在攀登三级台阶中表现出记者迄今从未见过的战战兢兢时，有一个小孩失声叫嚷起来：“小心啰！”总共只用44分钟便爬完梯子，使KAIST得到了期待中的第8分。结果证明，这是决定胜负的一搏，它由此赢得了200万美元的奖金。

紧随其后的是同样得8分、但速度稍慢的Running Man，奖金为100万美元。Tartan Rescue和CHIMP并列第三，获奖金50万美元。

大赛规定的最后一个动作，Momaro没有如期完成。由于膝关节的马达过热，它两腿一曲轰然倒地，拖着身子朝梯子匍匐了10分钟，但在试图站起来时又摔倒了。直到它挥舞起一个抓手，观众中才爆发出一阵鼓励的掌声。

参赛机器人大致分四类

简单仿人型

每台仿人机器人的步态，视编入软件的程序的不同而略显差异。有些机型会摇摆不定，常常蹒跚着突然倒地。而这次荣获亚军的由人机认知研究所（IHMC）打造的Running Man，则能做到步态匀调、沉稳，甚至在受到推搡时也能保持站立。

滚立两形仿人型

这些机器人拥有超长的手臂、可朝后弯曲的膝盖。最终摘得桂冠的韩国KAIST系列机器人，就属于这种类型。它能跪下之后通过轮子四处滑动，稳定性大大超过两足机器人。

轮腿型

这种机器人的两腿非常灵活，它的轮子和导轨具有两大优势：速度和稳定性。在速度上拔得头筹的德国波恩大学研制的Momaro，腿又细又长，在下车等必要的场合可伸展自如。

蜘蛛型

NASA喷气推进实验室开发的猿形机器人——Robosimian，堪称蜘蛛之王。它随时能出其不意地旋转，在狭窄的空间里穿行。

名列第三、由卡内基-梅隆大学设计的CHIMP，兼具蜘蛛形和轮腿式的特征，是唯一能在摔倒后独力恢复平衡的机器人。