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恰当应用机器智能和协作的优势,设计出真正的人机共生——这是人机互动的最佳境界
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发表日期:2019-06-18 13:36:12     文章编辑:admin     浏览次数:4

带有动力辅助系统的装置,如剎车和方向盘,是人和机器自然协作的基本例子。得益于现代电子科技的发展,人机之间发展出更多的合作。以“酷博特” [17] 或“协作机器人”(Cobot or Collaborative Robot)为例,它由埃德·科尔盖特(Ed Colgate)和迈克·佩什金(Michael Peshkin)两位教授在他们任教的西北大学智能机械系统研究室发明。酷博特是人机之间自然互动的另一个绝佳例子,类似于马与骑手的关系。当我要求佩什金教授讲讲酷博特时,他是这么说的:

最聪明的物件 [18] 万客彩票注册投注代理是那些能与人的智力互补的,而不是尝试超越人的。就像最聪明的老师一样。

酷博特的亮点在于人与机器之间共同控制、共享智慧。机器人专注于自身优势,操作者则发挥人类所长。

我们最先把协作机器人用于搬运货物、汽车组装和仓储业务方面。酷博特负责寻找存储空间,好让人能够迅速准确、不费力地把大件物品放妥。如果大件物品没有固定的存储空间,工作人员可以用他们的视力、灵巧的手脚和解决问题的技巧去移动那物品。如有必要,他们还可以把物品沿着一个导向平面往上推。酷博特是一个精彩的人机共生的例子,由于使用者也参与其中,利用协作机器人,就像日常操作那样搬运和移动物体。唯一不同的是这些物件可能很重,但由于协作机器人的帮助,搬运和放置不需要操作者费太大力气。这个系统会放大力量:操作者只需要施加很小的、力所能及的力量即可,其他的工作由机器人来完成。操作者觉得好像自己在完全控制机器人,甚至不觉得背后有机器在帮忙。另外一个例子,将协作机器人技术应用在汽车生产线上,帮助工人安装汽车发动机。一般来说,要提起像汽车发动机这样的重物,必须要靠人工控制的高架提升机,或者可以自动完成工作的智能起重机。如果用协作机器人,工人只需要把绳子和钩子挂在发动机上,然后轻轻一提就行。发动机非常重,一个人根本提不起来,更不用说用一只手,但协作机器人能够感应到提升的力量,然后提供升举发动机所需要的力量。当工人要把发动机移位、旋转或是再放低一些,他们只需轻轻地提升、推移、旋转或往下拽拉;协作机器人能感应到这力量,然后把力量放大到足够完成任务的程度。结果就是完美的人机合作。工人们并不觉得他们使用了机器,而是以为自己在移动发动机。

酷博特还可以被设计得更加先进、成熟。例如,如果发动机不应该朝某些方向移动,或者不能沿着某些规定的路径搬运,协作机器人的控制系统可以设置虚拟的墙壁和路径,如此一来,操作者如果把机器人往墙壁的方向推,或者偏离规定路线,协作机器人就会拒绝执行,不过会以自然、客气的方式拒绝。事实上,工人可以利用这个人工假想墙作为帮手,比如先把发动机随便推到“墙边”,然后沿着这设定的墙移动机器。这种人工的范围设定操作起来感觉很自然,会让人以为好像真的有一道墙存在,使用者并不会感到机器在强迫你操作。因而你可以自然地避免越界,或者使用它作为指引,有意沿着“墙”移动机器,以保持直线路径。下面是酷博特的设计者对这种可能用途的说明。

令人兴奋的可能应用 [19] 之一:用电脑程序设定一些限制。例如,用来作为限制移动的实体墙,可以有效地起到导向作用,极大地改进一些任务操作性能,如“遥控插配作业”(peginhole)。另一个例子是使用“魔术鼠标”(Magic Mouse),一种电脑界面操控设备,可以将操作者的手势导向有益的方向。例如,可以避免鼠标滑出下拉式菜单。第三个例子是机器人外科手术系统,是机器人帮助导引外科医生手中的手术器械。第四个例子是汽车装配生产线,即利用事先设定好的限制条件帮助工人将大型配件,如仪表板、备胎、座椅、车门等,无碰撞损伤地移动到目标位置。协作机器人是动力辅助(powerassisted)系统大家族中的一员。还有一个例子是那种动力驱动的机械外骨骼(exoskeleton),这是一种可以穿在身上的外壳式的衣服或机械式的外骨架,就像酷博特一样,它能感测到人的动作,然后将动作的力量放大到所需的程度。机械外骨骼目前尚未实现,还停留在概念阶段。这一类未来机器人的拥护者认为,这类装置能用于建造房屋、扑灭火灾和其他危险环境的工作,让人可以提起重物,跳得更高更远。它们还有益于残疾人的物理治疗,让他们恢复正常的体力,同时还可以提供康复训练,最终增强病人的力量,顺利完成康复流程。与驾驭马匹的比喻用在汽车控制上非常类似,控制缰绳松紧变化的概念也能应用在这里,医用康复外骨骼也能够随着病人控制程度的变化而变化,即病人主导为“拉紧缰绳”,机器人主导为“放松缰绳”。

自然互动的另一例子是赛格威个人代步车(Segway Personal Transporter),这是一个两轮的个人运输系统。赛格威代步车聪明地设计出人机共生,它可以同时支持行为控制和人类的高级反应控制。人站在代步车上面,代步车就自动保持人和机器共同平衡。当你上身往前倾,代步车就往前移;往后倾,代步车就停下来。同样地,想转弯,稍将上身倾向于要转的方向就能实现。代步车比自行车好用,而且自然。然而,就像马并不适合所有人一样,赛格威代步车并不适合任何人,它要求使用者具有一定的技巧和注意力。

我们来对照一下比较自然的人机互动,如马与骑手、酷博特与工人,或者人与赛格威代步车;比较刻板的人机互动,如飞机上的驾驶员与自动驾驶系统,或者驾驶者与汽车的定速巡航系统。在后者的互动中,设计者假设操作者会慎重地设定控制条件,开启系统,然后由系统自动去运作——直到系统出了问题,这时,操作者就得立刻去解决影响了自动操作的问题。

万客彩票注册投注代理本章节所提到的一些自然的、反应性的互动案例,说明了恰当应用机器智能和协作的优势,设计出真正的人机共生——这是人机互动的最佳境界。

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