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12 月 12, 2023

加州大学洛杉矶分校机器人与嵌入式系统实验室创始主任、教授丹尼斯·洪(Dennis Hong)在钛媒体2023 T-EDGE

ARTEMIS是洪所在的实验室最新研究成果。据洪介绍,ARTEMIS身高4英尺8英寸,体重85磅,能在崎岖不平的地面上行走,也能奔跑和跳跃。即使受到强烈推挤或其他干扰,ARTEMIS也能保持稳定。

相关资料显示,在实验室的测试中,ARTEMIS以每秒2.1米的速度行走,这使其成为世界上行走速度最快的人形机器人。专为人形机器人定制设计的执行器是ARTEMIS的主要创新。在机器人硬件上,执行器是实现动态运动的最关键的部分,完善的软件系统是ARTEMIS实现灵活运动的关键。

在演讲中,洪表示,研发ARTEMIS来自于2018年的一个想法,研发过程,也经历了漫长的周期,遭遇了包括疫情在内的突发事件,但最终,这款代表着先进的运动性能得到提升,承载着稳定性得到提升的机器人技术的人形机器人,终于在今年面世。

也是因为ARTEMIS的出现,洪预计,未来我们人类能与人形机器人共同生活的那一天,已经变得指日可待。

我告诉我的学生要突破他们自身的极限,让机器人做得更快,让机器人举起更难举起的东西,我还告诉学生,要破坏机器人,因为如果我们不去尝试失败、不去破坏它们,我们就学不到任何东西。我们的学生们像我的朋友一样,他们更像家庭成员一样,我和他们在一起工作。所以在我们的实验室RoMeLa里面,我们开发机器人技术,让世界变得更美好。

我们有一个消防员机器人,名字叫Sarfire, 灾难救援机器人,名字叫Thor,研究和教育方面的机器人,名字叫Darwin。我们实验室最令人骄傲的地方不是我们的机器人,也不是我们开发的技术,也不是我们发表的文章,而是我们的学生。

学生来到我们的实验室学习机器人,他们学的不是知识,而是一种智慧,它将对世界对社会产生影响。如果你失败,然后放弃,那么一切就结束了。但是如果我们从失败当中学习,它将成为成功的垫脚石。我要我们的学生去真正地相信乐观主义的力量,他们具备创新的感知能力,他们有一股特别的能量来照亮他们的眼睛,这就是我喜欢UCLA的地方。

感谢邀请我来到这里,我的名字是Dennis Hong, 我是来自UCLA机械与航空工程学院的一名教授,我也是RoMeLa实验室的总监,即UCLA的机器人和机械实验室。我也是一个机器人科学家,我喜欢机器人技术并且制造机器人。

当我七岁时,也就是很久很久以前,我第一次看了《星球大战》这部电影,顺便说一句,第四部是第一个星战系列。我仍然记得所有的激动人心的场面,所有的太空战舰、光荣拯救者,这些激动人心的场面让我大呼过瘾。在这部电影中,已经有出现两个机器人了,你可能已经知道了,R2D2和C3PO,在电影里面的叫法不一样,但是我被它们深深吸引。所以在看完电影,回家的路上,我坐在车里,告诉我的爸爸和妈妈,我要长大成为一个机器人科学家。我追随了我的梦想,今天我梦想成功地站在了这里。

这两个机器人,R2D2 看起来像一个垃圾桶,在当时,它真的是一种非常性的创造,没有人想象过机器人可以像这个样子。在电影里面,他们以不同的形式移动。它可以用轮子来移动,用两条腿来走路,有时候是三条腿,它们用许多不同的方式来行走。

我想,在我7岁的时候,我真的从这些机器人那里深受启发,潜意识里面,它们也对我后来的研究工作产生了一定的影响。如果你看我们的研究工作,我们开发了许多运动机制,有三条腿的机器人能够翻转来行走的,它们利用了被动的运动机制。轮式腿的混合型机器人,它们是一种新型的机器人,用6条腿走路、爬升式的机器人,甚至还有阿米巴变形虫式的机器人可以实现内外翻转。还有腿型的机器人,两条腿、三条腿、六条腿,可以实现跳跃、小跳的能力。这是全新的运动机制。

我想,在我小的时候我们也是受到R2D2机器人的影响,以研发出所有这些不同的伸缩功能。另一个方面,C3PO是一个人形的机器人。人形机器人意味着,它有两条腿两只胳膊,有身体有头。在电影里面,C3PO在环境中到处走动,帮助人们。

作为一个孩子,当时我真的被机器人可以这样地在现实生活中帮助我们而深受启发。人形机器人非常难建造,用两条腿走路其实是非常难的一件事,还有其他的一些方面也非常难。那么,为什么我们需要人形机器人呢?

著名的建筑学家Louis Sullivan 曾经说过:形式跟随功能。意思是,物体的形式是受它的功能控制的。我们可能不应该问这个问题,为什么我们需要人形机器人,我们应该问那些需要人形状来完成的任务。

我有一个梦想,在将来,我想要机器人跟我一起生活,洗碗、倒垃圾,负责所有的家务。我敢声称,生活在人类环境中的机器人,这些机器人是具有人形特点的。

我们看看周围,台阶,台阶设计的高度是让人们走上去的。或者你的门把手安装的高度,是让人易于控制的。除非机器人采用人形,否则它们就无法对环境进行侦察,或者说设计工具来为人类服务。

或许你家里已经有些机器人了,你家里有没有扫地机器人?许多人家里已经有扫地机器人了。扫地机器人看起来并不像一个看门清理员,它不是那样的。它看起来像一个大馅饼。为什么具有这样一个形状是因为它只是单一任务的机器人,它只被设计用来扫地吸尘。它要避免一些路障,来到你的桌子下面,最佳的外形设计是圆盘状。

如果你想机器人具有多任务,而不是单一任务,人形就变得重要了。我们进行了许多人形机器人的研究,比如应用在自然灾害的救援现场,如果你到这些自然灾害现场,它们可以挖掘物体、有这样一些工具,它们需要做很多未预料的任务,所以人形在此类场景中非常重要。也有许多其他的应用案例。

就物流行业来说,用人形机器人来搬动箱子,就老年人的照护来说,老龄化越来越严重,我们需要更多的人力来照顾老人。还有,远程呈现,这些任务的完成都需要人形的机器人。

在我们的实验室中,在过去二十年当中,我们创造了各种各样的机器人,现在让我用一分钟的时间,来给大家看几个案例,说一说几款激动人心的机器人。这个机器人叫做Darwin OP,它是一个开源式的人形机器人,用来服务于研究和教育的目的。

这是Charli,它被认为是美国第一款全人形机器人,Thor这款机器人应用到自然灾害的救援,Sarfire用来进行救火的机器人,它为美国空军海军服务,用于在海军船舰上的消防救火场景。除此之外,我们还开发许多大的和小的人形机器人,近百种机器人。

今天,我非常激动地给大家展示我们最新的人形机器人,相信我,没有比这更激动了,它叫ARTEMIS。首先是2010人形机器人 Darwin-OP, 紧随而来的是美国首个全人形机器人叫Charli,以及自然灾害救援机器人,名叫Thor 2014。

这个机器人是通过社会众筹来建造的一个机器人,众筹的方式获得了研发资金。这款机器人,用了尚未存在的全新的技术,所有器件我们采购不到,除了计算机、摄像头、螺丝和螺母、电线之外,我们设计了其他的每个部件,我们在实验室当中完成生产。尤其是齿轮,我们设计并切割了齿轮,我们必须自己绕线圈,制造了所有的磁力部件。

机械工程方面的机器人,当我看到它的诞生,我觉得看起来很。如果我有时间的话,我会谈一下拓扑优化技术,这是用来设计ARTEMIS这款机器人的,是不是看起来很漂亮?

最后,我们把所有的机器人的下部身体组装起来,然后去做动作量程范围测试。这个机器人比人的动作量程更广泛,除了脚踝部分无法实现人类的动作之外。这款机器人的设计不仅仅为了能够走路,这是一款非常有活力的机器人,它可以跳可以跑,可以做各种活动的机器人,所以你能够看到在这个机器人平台上我们要实现哪些事情。这是我们实验室推出的一款非常令人振奋、超级具有活力的机器人。

这就是我们去年夏天推出的ARTEMIS,上面写着ARTEMIS即将问世。问世的时间就是现在了,我非常兴奋地给大家展示ARTEMIS这款机器人。对于大家知道机器人的人来说,大家会惊掉自己的下巴。这款机器人,我们在户外进行测试,没有任何的安全线辅助。这是一次非常大胆的声明,我们在户外测试了两个星期,我们在草坪上、石子路上,它没有跌倒。

顺便说一下,ARTEMIS是代表先进的运动性能得到提升、稳定性得到提升的机器人技术。正如我提到的,机器人不会摔倒。我们踢他,你看到它不会跌倒。我没在开玩笑,我们踢得一点也不轻,我们真的想踢倒它。从侧面踢倒有点困难,机器人还不能做到跨越的动作。但是它仍然能够保持平衡。

我们看一下从后面来推他,它显得更为强健。我们可以推它可以踢它,我们真的用了很大的力气,最终能够看到这个机器人是非常稳固的,没有办法踢倒的。我们把力度加大一点,用一个球砸它,这个实验对工作人员来说是一个好的运动机会,这是一个5厘米高的障碍物,顺便说一下,这个障碍物并不是用来测试视域的。

我们并没有用任何的摄像机,只是用来测试被动的反应的。让我们用一些更为随机的物体,一个5厘米厚的海绵板,这是一个非常难以跨过去的障碍物体。你还可以看到很多的纸盒,即使踩在这些物体上,它还是不会跌倒。

现在,我们让机器人跑起来,这是世界上第三款可以跑步的机器人,也是世界上第一款人形跑步机器人。我们试图让它在我们的楼里面走路,它一口气走了260米,中途没有停下,顺便说一下,这都是它自发的,我们并没有对它进行控制,机器人用摄像机观察周围情况,它在尝试识别障碍物和路线。

这款机器人可以以每秒2.1米的速度行走。这是世界上行走最快的机器人。我提到过的,它还能跑,能跑多快?我们在实验室的空间不够,不能测定它能跑多快。我相信它是跑得最快的人形机器人。

现在,我们让机器人做点更为有意义的事情,它在搬箱子,这个空箱子,它做得很不错。我们给它一个更加难一点的任务,这次是一个很大的箱子,大家可以注意到,当它在行走过程中,它在主动地保持平衡。它做得很不错。推车和拉车怎么样?

现在我们说是,我们并未设计新的行为,我们只是让他朝推车走去。它做得也很不错。对于那些了解机器人的人来说,你会对接下来呈现得大为吃惊。这是非常大胆的尝试。在室外测试机器人,没有部署任何的安全险。大家看一下,它能够从草坪移动到石板路面,它能够胜任不同地形上进行行走,我们对这款新的机器人感到非常兴奋。

再一次,ARTEMIS代表先进的运动性能得到提升、稳定性得到提升的机器人技术,然而,在我们的实验室,我们对这个名字的解读还有另外一种说法。ARTEMIS意味着能够超越梅西这位足球运动员的机器人。因为它能够踢足球。

在我们的实验室有许多机器人的足球比赛,其中一个叫做Robocup。这是一场国际自动驱动的机器人足球大赛。所有把做的机器人聚在一起,让他们做足球比赛。

这期间,不通过远程来控制它们。它们自行观察周围,踢球。完全实现了自发的动作。Robocup最酷的地方是,这场比赛的最终目的是,到2050年,我们希望2050年有一支机器人的足球队能参加世界杯,然后努力让机器人队伍获胜,这是我们官方的目标。

朝着这个目标,我们在开发新的技术。顺便说一句,我们获得了五次冠军,这是在8年前。上一次,即8年前,我在颁奖典礼上会大家宣布,我们已经赢了5次,我们期望其他队伍能够赢,所以我们就不再参赛了。

但是,如果在将来真的出现颠覆性的新技术的话,那时,我们会重返Robocup,这就是今年,所以今年的Robocup,今年的比赛在法国波尔多进行。让我给大家展示一个视频,这是当时对德国队比赛的场景,我们有两位ARTEMIS, 其中参与的人员是我的学生,他们不能触碰机器人,如果一旦触碰了,就失去了比赛资格。

规则是,真人必须站在机器人之后,出于安全的考量。所以一切都是自发的,没有人控制任何东西,也没有人触碰任何东西。这是自由踢球,这是第一个进球。这些机器人是完全自主控制的,有时候,我们不知道机器人在思考什么。

如果你们看机器人的头,可以知道它们在看什么,可以推断它们即将做什么。你可以看到我们有多享受这个比赛,非常的激动人性而有趣。所有的机器人是最快的,也是最强壮的!最快速的、最强壮的机器人不代表一定能赢,时隔八年,我们有了一支全新的队伍。下一年,将在荷兰举办!我们很兴奋带队再去参加!

其实我在社交媒体上也是非常活跃,我比赛完毕之后,我打开了Instagram,我多了大概三千个粉丝,正是这个比赛帮我吸收了更多的粉丝。比尔·盖茨,当时有6800万粉丝。第二天,我发现他写了这句话,“非常兴奋能够看到ARTEMIS参与了2023Robocup”。

他邀请了我们,去西雅图。我们有了一次很好的交流。我不知道你是否察觉到,如果,你看ARTEMIS机器人的大腿上是比尔·盖茨的签名,这非常酷。

许多人问我们,需要多久时间才能做出ARTEMIS呢?这很难说,这是一次持续性地开发和创新。2018年我们开始有了这样的想法,我们当时说希望能够研发出能够控制自己行动的机器人。随着一些初步的计算,以及数学科学家告诉我们,这个想法可以实现。那么我们就决定去做吧。

正如我说的,在2019年的时候,我们有一个众筹基金,我们众筹的能力很强。2020年疫情暴发,我们不得不关了我们实验室,但是它不能停止我们的脚步。我们重新回到了实验场景,但是是分散的方式,有的在宿舍工作,在学生公寓。

我给大家看一下这款机器人每个月取得的进度更新。2022年1月我们做了一个模拟,第一次试着让机器人站起来,2022年3月,做到了第一次的平衡,我们让地面震动起来,试着推它仍然还能平衡。它的脚在弹动,我们还试着击打它,对不起。4月的时候,几乎能走了,还不太行。这种情况经常发生。7月,我们完成了上肢的组装,并进行了测试,我们找到了问题所在,我们发现了一些漏洞。我们重新装了新的测算器。10月是第一次稳定的走路,是一次长足的进步。11月,把它们带到实验室之外,这是一个大的活动。

2022年12月,比较大的一个灾难,机器人碎了。如果我有时间,我愿意介绍我们所经历的失败。我们没有放弃,我们从失败中学习,并改进了我们的机器人。1月,第一次跑步。3月的时候,我们第一次去户外,就像我说的,每两个星期,我们把它们带到UCLA的校园。学生们很喜欢她。3月,我们做了首次的发布。这就是ARTEMIS。

我们还有很多东西没分享,时间有限,孩子的时候我就喜欢机器人,跟大家讲了为什么开发人形机器人,三年前你问我你觉得人形机器人什么时候能跟我们一起生活,我觉得我可能能看到,我这辈子能看到,我们就很幸运,但是我们需要更加努力。

但是如果今天,你还问我同样的问题,我开始改变想法了,随着ARTEMIS 的诞生,未来可能比我们想象的来得更快。你怎么看?将来,你觉得人形机器人帮我们整理屋子、清扫垃圾,或者到2025年机器人能参加世界杯,并取得胜利吗?或者在将来,它能够参与自然灾害的救援吗,能够拯救我们人类的生命吗?

我有一个梦想,抱有希望,在将来,我已经老了,我可能跟孙子辈的人看电视,当时可能是三维图像的电视。在新闻里,某处大楼着火了,机器人去哪儿,拯救人们,然后我告诉我的孙子,那个机器人,是你爷爷开发的,多么酷啊!

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