科瓦利斯市是俄勒冈州中西部的一座城市，距太平洋海岸约 50 英里。我们在科瓦利斯市中心发现了「宝藏」。作为威拉米特河谷的一部分，这里土壤十分肥沃，也是机器人技术领域后起之秀的沃土。
俄勒冈州立大学 (OSU) 是科瓦利斯市最大的雇主，也是协作机器人技术与智能系统（CoRIS）研究所的所在地。2017 年，俄勒冈州立大学工程学院创立了 CoRIS，旨在提升机器人及智能系统的设计、开发与部署，实现机器人与人类的无缝交互。
「我们正在摒弃机器人必须与人类分开工作的观念。」Kagan Tumer 说道。Tumer 是 CoRIS 的负责人、俄勒冈州立大学机械、工业与制造工程学院的教授。Tumer 说，「我们与机器人的互动无处不在，从工厂到日常工作甚至在家里，现在，我们发现有消费者购买人工智能及机器人。了解人类如何与机器人交互──无论它只是一个简单的扫地机器人还是家政护理级别的聊天机器人，关于如何与机器人交互，还存在许多待解决的问题。」
Tumer 说，「这是我们非常重视的事情。这样的研究结构通常会设置一名研究负责人和学术负责人。我们在部署方面，特别设置了一名政策与伦理负责人。因为我们认为这十分重要。据我所知，我们是唯一开设研究生级别的机器人伦理学课程的学校。希望我们的毕业生不仅精通技术，也能够理解他们所创造机器人技术的真正内涵。」
俄勒冈州立大学的 CoRIS 强调机器人技术和人工智能中的人类要素。研究人员探索机器人技术在伦理、政治与法律方面的内涵以了解社会与技术干扰的范围与规模，以及其对于未来科学、技术及社会的影响。
机器人步行移动
当机器人开始与人类共享活动空间时，伦理与政策变得更加重要。机器人在我们身边散步是迟早的事。
俄勒冈州立大学实验室研发的双足机器人 Cassie，在校园里漫步时引起了很多人的关注。Cassie 看起来像一对鸵鸟腿，但仿生学不是它的使命。Cassie 的开发者只是希望创造出稳定的有腿平台，能够应对多变的地形与无法预测的环境。
Cassie 在俄勒冈州立大学的成功并非偶然。Tumer 努力招募顶尖的机器人技术人才，他找来了 CMU 机器人技术博士 Jonathan Hurst，而他也成为俄勒冈州立大学首位致力于机器人技术的老师。
Hurst 钟爱步行移动，尤其是机械系统的被动动力学。他创立了动态机器人技术实验室（Dynamic Robotics Laboratory），组建了设计与开发 ATRIAS（Cassie 的早期原型）的团队。ATRIAS 的被动动力来源于系列弹性玻璃纤维弹簧，其工作原理类似悬挂系统与机械能量存储方式。该技术基于弹簧质量模型，这是一种与动物高效跳跃步态相关的理论。想象一下，跳上一根弹簧高跷上，能量被压缩时存储在弹簧中；当它膨胀时，能量被释放，你就被向上抛起。
Tumer 说，「ATRIAS 是一项科学试验，从未想过能成为现实世界的机器人。它当时只是验证模型想法、机器人工作的被动动力学方法，以及你是否可以基于非常简单的原则（如复制动物步态）设计出机器人。Cassie 就是那个实验的产物。」
较于 ATRIAS，Cassie 能够控制每条腿两个以上的关节，静止站立或蹲坐时都能保持平衡。臀部的全方位运动使得 Cassie 能够转向。Cassie 的重量是 ATRIAS 的一半，但动力却是其一倍，且能量使用效率更高。由于系统密封，Cassie 能在雨雪天气运行。由于团队没法找到足够小或具备要求性能的现成部件，俄勒冈州立大学实验室自主研发了许多 Cassie 的部件。
俄勒冈州立大学的衍生公司 Agility Robotics 正在将 Cassie 作为一个强大的双足机器人研究平台进行销售，面向从事腿部运动研究的学术团队。加州理工学院与密歇根大学正在测试 Cassie 的算法，为截瘫患者开发新一代假肢和外骨骼。除了私人/辅助机器人技术外，Tumer 表示，创造者设想 Cassie 的实际应用是包裹配送与搜救机器人。
Tumer 说，「我们离无人驾驶汽车已经不远了。如果你能想象一辆货运卡车自动驾驶到你的社区，那如何处理最后的 100 英尺或 300 英尺？此时，应该有腿机器人登场──先跳出卡车，将包裹送到你家门口，再回到卡车上，驶向下一站。」
Cassie 的发明团队正在研究类似手臂的附件，该附件能搬运包裹且能在摔倒后自动恢复平衡。Cassie 最终需要「眼睛」观察你的家门，所以，视觉及其他传感器也已提上议事日程。
Tumer 说，「如果你仔细观察住宅附近的环境──从路边到人行道，到有点斜坡的车道，到门前的一或两层台阶，这些对于任何类型的轮式机器人都是十分危险的路线。当给自动驾驶货车配置一个有腿机器人，一切都搞定了。能在为人类设计的环境中行走意味着一次重要进步。」
包括 Andy Rubin 的 Playground Global、Sony Innovation Fund 及 Robotics Hub 在内的投资机构全都寄希望于此。2018 年初，俄勒冈州奥尔巴尼的 Agility Robotics 的 A 轮融资金额为 800 万美元。2018 年 6 月，它们在匹兹堡成立了第二家分店，期望充分利用该地区强大的机器人技术人才库。此外，俄勒冈州立大学仍在持续研究 Cassie 的迭代升级。
多机器人协作
多机器人协作是俄勒冈州立大学另一个重要研究领域，也是 Tumer 的主要研究重点。他表示，许多有趣的现实世界场景需要多个机器人或人与机器人协同工作。搜救工作就是其中之一。
Tumer 解释道，「你可能需要搜寻废墟的无人机（UAV）、能够四处移动的无人地面车辆（UGV）及有腿机器人。你将需要大量部件进行不同工作。我们如何部署那些机器人，使得整个团队能完成你的预期，这才是关键。为所有不同的机器人解决目标选择问题是我们研究的重要内容。」
Tumer 表示，在一个多机器人团队中，不同的机器人需要一定程度的待处理任务感知能力。这样，它们才能决定如何为团队做出最好的贡献。他的团队正在尝试赋予机器人高级协作能力。
水下机器人
Tumer 在多机器人协作方面的研究成果也可应用于水下机器人。俄勒冈州立大学有一个强大的海洋学系，因此，他们与 CoRIS 展开了合作，尤其是专注于水下自主技术的俄勒冈州立大学教授 Geoff Hollinger 博士。
Tumer 说，「我们在机器人身上进行了许多水下科学的研究。这全都与海洋健康有关──观察河流如何带来水与沉积物，及其它们如何传播。我们的所作所为对环境产生的影响，蕴含着许多研究问题──从河流分流到海藻再到其他问题。我们有一队智能滑翔机，可以为科学家们收集信息。」
这些「智能滑翔机」或者自主水下航行器（UAV）外形像鱼雷，但没有发动机，他们顺着水流滑行，而不是自行推进。船上配置的传感器采集不同深度海水的盐浓度、温度、营养素与氧气浓度数据。这些滑翔机能自主变更浮力，潜入水下 1000 米，并在数小时后浮出水面，将采集到的数据与位置信息通过卫星传播出去。它们每隔六小时左右就重复一遍此流程，连续数周每天 24 小时采集数据。
来自俄勒冈州立大学不同学科（海洋科学与机器人技术）的研究人员共同协作，为海底滑翔机配备生物声学传感器，利用其独特的声学特征识别不同种类的海洋动物。这也有助于科学家们研究捕食与被捕食动物的分布规律以及它们与海洋条件的关系。
Hollinger 与机器人决策实验室（Robotic Decision Making Laboratory）开发的高级控制算法，使得滑翔机与其他水下机器人（AUV）更加高效地在强流与干扰环境下航行，对环境信号做出响应。运用智能 AUV 在潜水员无法到达的环境中收集数据，对于维持渔业、保护海洋生物及理解气候变化具有长期利益。
当更多的机器人系统进入水下、街道以及家庭后，研究人员表示，我们需要正规的验证测试方法，以支持大规模部署。
机器人技术的验证测试
CMU 的 Herbert 认为，未来 5 到 10 年虽然没有那么激动人心，但集成、验证与测试却是最为关键的机器人技术研究领域。随着人与机器人交互逐渐成为我们日常生活的一部分，这一点尤其重要。为了说明他的观点，Herbert 拿航空工业做了一个类比。
「乘坐飞机的乘客感觉安全，是因为我们的航空技术已经经过 150 年的验证测试。但是，人工智能与机器人技术的相关工具并没有。如何让选用系统进行重复学习并适应？哪些系统是依赖于学习数据的？与人类有复杂交互的系统又该怎么办？」Herbert 说，「针对这些较新的机器人技术领域，我们还没有保证系统性能及行为的工程工具。我们需要做的是能在日常应用中使用它们。我们需要为大家真正信任的系统提供最佳的实践与正规工具的集合。」
信任将在公众对于智能自主系统的接受程度方面起着关键作用。我们可以将我们爱的人与最容易受到伤害的人群──老人孩子，托付给系统去照护；机器人也许将来会分享我们最私密的空间；系统将能够访问我们的隐私数据、生活细节及私人会谈；我们将交出机器人系统的控制权。
为了达到该目标，它们需要赢得我们的信任。我们与机器人的美好未来取决于此。研究人员正帮助我们实现这一未来。
原文链接：
https://www.robotics.org/content-detail.cfm/Industrial-Robotics-Industry-Insights/The-Dream-Labs-of-Future-Robotics/content_id/7533
