位于帕卡德电气工程大楼地下室,曾经是研究人员在封闭门后工作的走廊,如今已成为一个繁忙的合作中心。经过多年的规划、筹款和开发,全新的 斯坦福机器人中心 于11月1日正式开幕,并举行了招待会。
新设施是一个明亮、开放和充满活力的空间,多个研究区并排排列。在一个角落里,一名舞者旋转,她的动作被数字化并投影到附近的显示器上。隔壁,一对机械臂正在铺床,而其他机械臂则在准备餐食。不远处,一名医学生凝视着立体镜头,操控手工工具,而房间另一端的机器正在进行模拟手术。
“我1981年来到斯坦福,这个想法——这个梦想——从那时起就一直存在,”新斯坦福机器人中心的主任,也是该空间设计和改造的策划者 Oussama Khatib 说。“机器人技术不能真正成功,除非我们将机器人技术的所有不同研究领域结合在一起:机械工程、计算机科学、材料科学、电气工程、人工智能。我们所做的事情之间有太多的联系,我们真的需要一个地方来称之为家。”
Khatib是一名计算机科学教授,在斯坦福大学的四十多年里,他因多款机器人而闻名。最著名的可能是他的类人 OceanOne 潜水机器人,它帮助探索沉船和深海珊瑚礁,而不对人类潜水员构成风险。
自20世纪60年代以来,斯坦福大学一直处于机器人技术的前沿,取得了诸如“ 斯坦福小车 ”这样的突破性成果,这是一种用于月球任务的早期机器人探测器原型;“ Shakey ”,是世界上首批具备计算机视觉的人工智能机器人之一;以及最终改变工厂车间的早期机器人手臂。
“Oussama和我至少十五年来一直梦想着这样的一个中心,”机械工程教授和 Stickybot 的发明者 Mark Cutkosky 说。Stickybot能够利用灵感来自壁虎脚趾的抓握能力攀爬垂直的玻璃状表面。那时,他们设想一个大型的中央机器人中心,将各个实验室统一起来,以便更好地组织自己进行更大的项目。
“目前,一切都是自下而上的,”Cutkosky说。“你会看到一两个或三个教师聚在一起提出一些建议,但这完全不同,它将允许我们追求将所有不同技能结合在一起的大型项目。将会有许多新的机会。”
斯坦福机器人中心的主中庭。| Andrew Brodhead
Jeannette Bohg ,计算机科学助理教授,是已经看到这些优势发挥作用的研究人员之一。她专注于可能有一天会清理家庭和公寓,甚至帮助老年人更长时间独立生活的家用机器人。Bohg负责 互动感知与机器人学习实验室 ,并是多所大学合作项目 TidyBot 的关键贡献者。TidyBot是一种家用机器人,利用计算机视觉和人工智能识别家中随处可见的日常物品,抓取它们,并将它们放回适当的位置——例如将碗碟放入洗碗机,将衣物放入洗衣篮,将书籍放在书架上,等等。
她说,关键的挑战在于知道那个正确的位置在哪里,这是一个因用户而异的决定。因此,机器人必须学习主人的偏好。Bohg的团队负责TidyBot的抓取臂和手部组件。对她来说,新的机器人中心意味着有空间可以展开工作。新的家用套房就像一个小家,供她的机器人练习各种任务。
“2017年,当我来到校园并建立我的实验室时,空间对于我们所做的工作来说非常小。实验室基本上是一个机器人手臂的森林,每个人都在彼此的空间里进行实验,”Bohg回忆道。
斯坦福机器人中心内部
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照片由Andrew Brodhead拍摄
Allison Okamura ,机械工程教授,负责运行协作触觉与医学机器人( CHARM )实验室。她和她的团队开发的工具和原理使得高级触觉交互成为可能,特别是在生物医学应用中。Okamura开发了用于远程操作机器人手术设备的工具,设计了用于假肢和物理康复的机器人,并制造了用于高风险环境中的检查和搜救的仿生机器人。
对于Okamura来说,新机器人中心提供的主要优势是协作——通常是以意想不到的方式。她期待偶然的会面,其中一个实验室会看到另一个实验室正在做的事情,并寻求合作的机会。
“这些偶然的相遇已经在发生,”她说,描述了最近的一次会面,当时她的团队正在测试和准备一个“可能用于地震区救援行动的软体蛇形机器人”的演示。另一个实验室的一名学生走过来,说他们一直在寻找将机器学习应用于这种蛇形机器人。“直到我看到它,我才知道,但这正是我需要的,”Okamura回忆起那名学生说的话。一个合作就此诞生。Okamura的学生现在将撰写一整章关于这次偶然相遇所产生的工作的论文。
意外的惊喜
另一位对新斯坦福机器人中心的建设有深入了解的合作者是斯坦福工程学院的设施和规划副主任Brian Carilli。Carilli帮助设计了新空间并管理了建设。他见证了中心从Khatib和一些亲密合作者脑海中的一个简单概念成长为一个非同寻常的活动中心,与世界上任何其他机器人中心都不同。Carilli负责建议中心独特的灯光,使得嵌入式天花板面板看起来像真正的窗户,窗外是蓝天白云,将一个原本黑暗的地下室转变为一个明亮而充满活力的空间。
他同样为满足中心各个支持者的独特需求所做的努力感到自豪。医疗套房配备了一个世界上最先进的工作手术机器人。家用套房包括洗衣机/烘干机和一个功能齐全的厨房。
而且,中心将继续发展,Khatib说,指着一个空的研究区。在这里,他设想了一个独特的设施:一个用厚厚的透明玻璃墙围起来的水族馆,里面装满了数千加仑的翻腾海水,供游泳机器人微调其水下探索技能。
尽管预算和技术挑战依然存在,Khatib希望有一天能在这样一个逼真的水下环境中测试他的OceanOne机器人。在土木与环境工程系的帮助下,Khatib和Carilli正在制定计划,安装可以每分钟移动3万加仑海水的泵,通过水箱模拟海洋的强大洋流。
在此之前,已经在中心的实验室和研究人员正在实现其潜力,并享受为他们的需求量身定制的共享空间。
“今天的斯坦福机器人中心是如此美丽,”Khatib说。“每个人——院长、教师、学生、我们在工业界和学术界的合作伙伴——都非常兴奋地看到它的诞生。”
访问这个 启动中心 探索在斯坦福机器人中心启动活动中展示的机器人演示。
本文由斯坦福工程学院 原创发布 。