本節書摘來異步社群《機器人愛好者（第1輯）》一書中的第1章，第1.4節，作者：美國servo雜志社，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視
tom carroll 撰文 李軍 譯
春天是萬物蓬勃待發的季節，2015年的春天對于機器人行業來說也是如此。各種類型的機器人在我們的日常生活中已經變得非常普及了。非工業消費類機器人和家用機器人快速地從銷售數量和銷售收入上超過了工業和軍用機器人。多年以來，消費類機器人的構成，要麼是像tomy omnibot 2000這樣的高端的“玩具”機器人（如圖1所示），要麼是heath hero 2000這樣的工具和教育機器人（如圖2所示）。在型号的後面加上數字2000，試圖向預期的客戶表明，該産品是最新的技術。新千年裡确實催生了很多新的機器人産品。
其他的家用機器人要麼通常是較小的玩具，要麼是複雜的業餘愛好者建構的機器。圖3所示的是rb robot推出的rb-5x機器人，這是一般的職業女性希望家中能夠擁有一台的機器人。圖4所示的topo也是20世紀80年代準備建構的非常流行的家用機器人。除了家庭環境之外，機器人的另一個非工業的應用領域，就是昂貴的大學研究平台了，或者如圖5所示的20世紀80年代早期的denning sentry這樣的非消費類機器人。
2015消費類電子産品展
每年1月份，國際ces（費類電子産品展）會在内華達州的拉斯維加斯舉行，并且總是會展覽最具有創新性或最先進的電子産品和技術。2015年的展覽也不例外。有超過17萬的觀衆（其中4.5萬人是來自美國以外的地方）和3600家參展商，并且諸如4k tv、可穿戴電子裝置、計算機和軟體等産品令人驚歎，當然，還有很多不同類型的機器人。
自從我在20世紀90年代初次參加ces之後，多年來，機器人就一直在顯著地增加，而當年所展示的大多數機器人還都隻是無線電控制的“宣傳性機器人”，例如，圖6所示的international robotics的sico，以及一些其他類型的“玩具”機器人。
東芝公司的communication android
在ces 2015上備受媒體關注的一款機器人是東芝公司的communication android，她叫做chihira aico，如圖7所示。媒體給這款機器人起了很多不太友善的綽号，而toshiba的這款機器人專用于通過日語手語來和那些無法講話的人交流。這款女性機器人的機械部分移動的頗為平順，而其手部則可以非常自然地移動。根據“恐怖谷”理論，面無表情加上顫抖地移動的手臂，綜合起來構成了其吓人的部分。
通過與大阪大學和芝浦科技研究所合作，并且依賴自身在工業機器人方面的背景，東芝在這款機器人的關節和面部內建了43個促動器，進而達到相對逼真的效果。外觀設計為女性的android機器人，最終将會擁有語音識别和合成功能，并且明年應該就能夠充當接待員或展覽的解說員了。這款名為hiroshi ishiguro的機器人也擁有很多的創新，其外表和運動都更加接近人類，但是，這款機器人也說明了要達到通過視覺圖靈測試的真正的類人類機器人，我們還有很長的路要走。
1976年的電影《future-world》使得我懷疑我們是否将會實作真正的人造人。這部電影的海報如圖8所示，其中寫道：“在未來的世界中，甚至當你照鏡子的時候，你也無法區分人和機器”。差不多過去40年了，我們還沒有到達那一步。
keeker
2015年的ces還展示了小小的法國機器人keeker。據說它是家裡的一個移動的揚聲器和視訊投影儀，但是，它的制造商使得它好像能做更多事情。如圖9所示，它看上去好像是r2d2機器人的後代，就像一個雞蛋一樣。它能夠将一幅1米1080p的圖像投射到0.6米的距離，并且通過6個25瓦的揚聲器提供360度的聲音效果。
它可以遠端控制，并且有内建的攝像頭可以進行監控。它的超音波範圍、紅外線、光線、空氣品質、溫度和濕度的傳感器可以監控家居環境。要為投影儀和6個揚聲器供電，我不确定電池能夠工作多長就需要充電。這是一個創業起步項目，估計造價為1990美元。
cambot
在ces上，很早就能看到宣傳性機器人了，但是，有一個機器人是如此令人難忘，以至于人們走遍整個場館隻是為了能夠看到它。這就是cambot（如圖10所示），注意，不是mercedes-benz 的ceo dieter zetsche所展示的f 015 luxury概念車（如圖11所示）。
pc world将其描述為“你所見過的最可愛的小機器人”。zetsche将這個3輪的小機器人放在地面上，以獲得這輛車令人目眩神迷的内飾的影像片段（車中帶有可轉動座椅和娛樂系統），但是，很多觀衆反而對機器人很感興趣。一些評論這樣寫到：“（人們）隻是看着這個繞着舞台轉動的小家夥。你想要擁抱一下他嗎？我知道你想。”
budgee
ces（以及很多電視節目中）介紹的另一款機器人是由紐澤西的five elements機器人公司生産的機器人budgee，如圖12所示。這款機器人的主要功能是幫助你運送東西，而且價格合理。
這款可愛的小機器人的售價是1 399美元，它可以以3.86千米/小時的速度跟在你的身後（你需要攜帶一個小小的發射器），陪你一起逛商店，如圖13a和圖13b所示。它在你身後保持一個可以標明的距離。它可以和你打招呼，并且表明其系統所處的狀态，它可以拿的起22.6千克重的貨物、各種物品，甚至是行李箱。
它需要充電2—3個小時，并且充好一次電後可以工作10個小時。它在ces上出現一些暫時性的停頓，但是，這可能是因為展廳裡有如此之多的rf信号，而它不能找到自己的信号。在現實的環境中，不會出現這種情況。
ecovas的raybot和benebot
知名的各種清潔機器人的生産商ecovas展示了幾款獨特的機器人。其中的一款清潔機器人叫做raybot，它在ces上表演了清理太陽能闆，如圖14所示。raybot獲得了令人垂涎的2015 ces創新獎。
随着大規模的太陽能電廠的增加，太陽能光伏闆的清理工作已經交給了機器人去執行了，它們在整個清洗過程中可以不使用水。ecovacs機器人公司的市場總監jeff mellin說：“raybot能夠清理商業用途和工業級别的、放置角度達到75度的太陽能光伏闆，它安全地使用清掃、吹風和真空吸塵的方式來去除灰塵和髒東西，確定光伏闆能夠接受最大量的光照以産生能源。”
太陽能已經成為全世界供家庭和企業使用的可再生電力資源中增長最快的一種。然而，很多人忘記了，灰塵和污垢會阻礙電能的輸出，因為它們能夠遮擋住太陽光。raybot可以幫助確定太陽能光伏闆系統總是清潔的，進而優化發電性能。
和mercedes的cambot機器人一樣，可愛而小巧的benebot也獲得了ces觀衆的青睐。benebot（如圖15所示）是ecovacs生産的一款導購機器人，它能夠和顧客進行完整的對話。它配備有衆多的傳感器，一個可播放視訊的lcd顯示屏，以及為顧客訓示正确方向的雷射器。它設計來通過lcd螢幕和可愛的語音和顧客交流。
fraunhofer研究院的care-o-bot的進展
并不是所有最耀眼的機器人都是在ces 2015上看到的。為家居生活設計的最好的機器人（從工程師的視角來看）之一是care-o-bot，這是由德國斯圖加特的fraunhofer制造工程和自動化ipa研究院所設計的。我持續關注car-o-bot系列機器人的發展有很長一段時間了，現在，它已經到了第4代産品。
多年來，我一直關注為老年人設計的價格合理的個人機器人助手的進展，而德國在這一方面的進展令我頗受鼓舞。care-o-bot設計和實作來在日常的生活中主動幫助人類，充當能夠獨自運送物品的家庭助手，充當使用者的通信助理，并且使得使用者能夠獨立生活。這個系列的第4代價格沒有那麼昂貴了，并且據說功能更多。
自1998年第一代care-o-bot誕生以來，嚴格來講它隻是一個研究平台，這導緻了圖16所示的第二代産品。9年前我曾經簡單介紹過這款機器人。如圖16所示，這款機器人的設計似乎是集中關注老年人。後部的一個搖桿，使得這款機器人可以充當走路的手杖，而高品質的機械手臂可以輕松地負重2.72千克。
圖17所示的第3代care-o-bot展示了當不用手臂的時候，手臂如何放在機器人的後面，并且通過其多功能的托盤和lcd觸摸闆的組合，它可以為人類服務。圖18展示了這款機器人的内部構件，圖19展示了運動中的胳膊。care-o-bot 3目前的價格預計在320 000美金，幾乎和willow garage pr-2在差不多的價格空間。它真的很貴，因為它基本上是手工打造和機械制造相結合的。精密的機器構件，兩個sick s300和一個hokuyo urg-04lk的雷射掃描器，3個奔騰級的處理器，schunk lwa3的胳膊，以及可以伸展達1.19米sdh夾子，這些都是高品質的構件，也難免會增加成本。
通過60 ahr/48伏特的锂電池供電，這款機器人有1.45米高、181千克重。它是很能幹的機器人，其耐用的軟泡沫外表，使得它很适合在老年人和其他人類身邊使用。它從腰部開始向前彎曲，在其軟塑膠的頭盔後面的一個略微傾斜的平闆平台上，有幾個傳感器和攝像頭。
圖20所示的最新的care-o-bot 4，展示了其目前的設計方向将是會全面降低成本。注意，它和可愛的benebot一樣，有一個傾斜的臉部。
針對内部結構，采用冷彎钣金件而不是機加工闆梁，這使得care-o-bot的成本顯著下降。現在有了帶兩隻胳膊的版本，如圖21所示。子產品化的構造方式，允許購買者根據具體的需求，以多種方式配置想要的機器人。ipa希望最終版本的最低售價在11200美元（10000歐元，約合人民币72500元），這個價位對于需要居家照顧的老人和他們的家人來說，還是可以接受的。
該機器人由6個獨立的子產品組合而成，這增加了靈活度，這些子產品可以拆開使用，如圖22所示。新的care-o-bot重新優化的夾子如圖23所示。“第4代的care-o-bot不僅更加靈活、子產品化，比其前身更具魅力，而且通過使用降低成本的建構原理脫穎而出”，fraunhofer ipa的項目組負責人dr. ulrich reiser解釋道。
“兩條流線型設計的胳膊放在左右兩邊，還有一個腦袋，這個機器人很容易讓人想起人類。然而，開發者并不想讓它太像人類……”（這和toshiba communicationandroid的情況很相似）。care-o-bot 4的設計已經從20度的自由活動角度增加到了31度，而成本卻全面下降。盡管care-o-bot 3從概念上更像是一個保持謹慎的管家，其後續的care-o-bot 4是不是更像一位禮貌的、友好的、和藹可親的紳士？
通過子產品化的設計，如果想要讓care-o-bot當酒吧服務員，可以用一個托盤來代替一隻手，或者可以在其頂部使用一個移動的底座平台，以便用于在酒店中運送行李。
我之是以花很多時間來強調care-o-bot的演變，是因為這是我所見過的機器人設計的最為明智的演進的一個典型例子。是的，第四代的機器人似乎已經和嚴格的、專為老年人設計的家庭助手漸行漸遠，并設計為可以按照多種方式配置以适應衆多特定應用的機器人。
為了減少成本，除了全面結構化的内部構造，還配備了microsoft xbox kinect這樣買來就能用的傳感器，這些都減少了制造成本而并沒有減少功能。購買者可以添加一個或兩個胳膊，更新胳膊關節、不同的攝像頭，以及各種通信系統，以滿足特定的愛好。
care-o-bot 4仍然可以作為老年人的助理，然而，它還保留了經過配置後充當接待員、博物館解說員、移動資訊中心、媒體助理或自動運輸機器人等角色的功能。
modbot的标準化部件
我們大多數人都曾經在腦海裡閃現出一個想法，然後，在一張便簽紙或餐巾紙上畫一些草圖，然後，我們就想要盡快地實作它以證明這一想法。如果我們想要關節式的機器人手臂，例如，要将其添加到一個移動品平台上，那麼，我們就會趕快去機器商店快速地構造一些東西。
來自澳洲墨爾本的daniel pizzata和adam ellison這兩人，覺得他們有一個好主意，能夠簡化這個過程。他們開發了建構物體的modbot方法，這似乎是建構高品質的胳膊以及需要添加的其他部件的一種容易的方式（如圖24所示）。
正如他們所說的，工程的最酷的部分是小的圓角伺服系統，其中有馬達，負責承載的軸承，發射器和編碼器，如圖25和圖26所示。所有的部件都整齊地打包了，然後放入到一個接頭中，以準備好連接配接到其他的地方。pizzata相信，無法更加可見地制造機器人的原因是，機器人太貴了并且太複雜了。昂貴的研究設施成為人們的攔路虎。
最終思考
在過去的幾年中，機器人領域的進展并不是隻限于在國際ces上所展示的那些。我之前提到過的darpa機器人挑戰賽中的搜救機器人atlas，它可以去掉栓鍊了（如圖27所示），并且它現在能夠不用外部的電源和控制而工作。有人這樣評論這一進步：“darpa去掉栓鍊并且自行行走而毫無安全問題，這就像一個青少年大學畢業了。”
今天，機器人通過應用人工智能、進階傳感器技術、高能量來源，以及新的和高效的電子機械裝置，例如胳膊、附肢、關節式的手和自平衡功能等，變得非常聰明了。機器人正在成為獨立的實體，并且能夠自行運作很長的一段時間。最新的機器人技術的孵化器，也不再隻是darpa這樣的政府部門，或者是mit、斯坦福或卡耐基梅隆這樣的學術中心。諸如前面提到的modbot這樣的創業公司、衍生公司以及在奮鬥中的車庫式的團隊，在今天釋出了如此多的新産品，這些産品不禁令人拍大腿喊道：“我怎麼沒有想到呢”？
我甚至可以想象，你很快就會通過一款驚人的機器人産品成為頭條新聞。我要說祝你好運，勇敢前行！