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物聯(lián)網(wǎng)和云機器人

物聯(lián)網(wǎng)
　　伴隨著服務(wù)業(yè)對機器人需求的不斷增長，研發(fā)重點也產(chǎn)生了變化。
　　以前，我們在機器人體內(nèi)植入微機，圍繞機體本身，致力于工學(xué)及實際運轉(zhuǎn)功能方面的研究開發(fā)，也就是保證其行為動作正確性、安全性的硬件開發(fā)，例如讓它們像人類一樣靈活使用手掌、行走自如。無論現(xiàn)在還是未來，這方面研發(fā)的重要性毋庸置疑。
　　機器人與計算機技術(shù)齊頭并進，兩者的聯(lián)結(jié)協(xié)作變得越來越緊密。一旦能通過電腦控制機器人，就可以把它當成一套系統(tǒng)進行開發(fā)和運用，在提高機器人動作準確度的同時，使之高效完成更快速、更復(fù)雜的工作。它還可以根據(jù)傳感器提供的信息迅速判斷外部情況，掌握應(yīng)對技能。正因為具備了這些要素，工業(yè)機器人才能在全球工廠中大顯身手。
　　這些現(xiàn)狀將迎來重大變革。
　　比起畫面辨識、聲音辨識、人工智能、深度學(xué)習(deep learning)等方面的技術(shù)進步和新技術(shù)創(chuàng)造，IT領(lǐng)域的軟件技術(shù)變得更加重要。即便從互聯(lián)網(wǎng)黎明期(20世紀90年代后半期)開始就擁有最高端軟件開發(fā)技術(shù)的硅谷，機器人的相關(guān)新聞也十分熱門。
　　特別是以網(wǎng)絡(luò)搜索、智能手機稱雄業(yè)界的Google公司，這幾年接連買下機器人相關(guān)的技術(shù)研發(fā)企業(yè)。整個IT行業(yè)都開始對機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景表露出關(guān)注。
　　Google因搜索引擎聞名于世，為我們提供Google地圖、Google地球、Google日歷、Google+等豐富多彩的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。意為“上網(wǎng)搜索一下”的“Google一下”成為日常用語，十分普及，如今就連絲毫不關(guān)心IT的人也知道它吧。此外，它還開發(fā)了在智能機和平板電腦上廣泛應(yīng)用的“Android OS”操作系統(tǒng)。雖然在日本，iPhone更受歡迎，但是放眼全球，用戶最多的還得數(shù)Android系統(tǒng)的智能機。Google尚未具體說明要用機器人干什么，但我稍后會介紹，它收購的是哪幾類機器人技術(shù)公司。在此之前，讓我們先來回顧一個最新熱詞，概念比較基礎(chǔ)，不過為了大家的后續(xù)理解，還是強調(diào)一下為好。
　　近年來，“物聯(lián)網(wǎng)”(IoT)這個詞頻繁出現(xiàn)在IT行業(yè)、家電行業(yè)的會議、宣講和新聞中。IoT是Internet of Things的縮寫。雖然網(wǎng)絡(luò)一直以來主要由電腦、手機等計算機通信設(shè)備連接而成，但是游戲機、家用電器、影音設(shè)備已經(jīng)能聯(lián)網(wǎng)使用，如果再加上車輛、照相機、照明燈具，以及自動售貨機、售票機等商用機器，各式各樣的物品都連接網(wǎng)絡(luò)，達到信息的共享和有效利用，就構(gòu)成了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。
　　Google董事長埃里克·施密特在2015年的世界經(jīng)濟論壇上發(fā)表演講宣稱“互聯(lián)網(wǎng)終將消失”，一時語驚四座。這句話有刻意博眼球之嫌，實際上他的意思是：網(wǎng)絡(luò)將趨于無形，使人類感覺不到它的存在。現(xiàn)在，如果我們想知道明日天氣、比賽結(jié)果、要去的電影院地址等，腦中會明確地想到“上網(wǎng)查一下吧”，然后打開電腦或智能機上的瀏覽器，登錄Google、Yahoo等搜索網(wǎng)站，輸入關(guān)鍵詞進行查詢，或者打開智能機里的應(yīng)用，獲取信息。至少我們意識到，上網(wǎng)就能獲得信息。但是，今后除了通信設(shè)備外，各種事物都能聯(lián)網(wǎng)，它們自動收集信息加以運用，用戶腦中“親自操作設(shè)備才能上網(wǎng)”的概念將逐漸消失。
　　想象一下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加發(fā)達的世界吧。以人們普遍使用的車載導(dǎo)航儀為例，目前它通過VICS(交通信息通信系統(tǒng))等專業(yè)的信息系統(tǒng)，為用戶提供擁堵程度、道路施工等最新路況信息。VICS是由日本道路交通信息中心提供的專項服務(wù)，VICS中心匯編的信息通過語音文字雙重廣播、光學(xué)式/電波式發(fā)射器等方法傳到導(dǎo)航儀上。也就是說，信息的收發(fā)都要依靠專用設(shè)備，因此VICS的交通信息只能在通行量較大的主干道上提供。
　　而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段下，可以用現(xiàn)有的車載導(dǎo)航儀無線上網(wǎng)，進行雙向通信，采集其他車輛發(fā)送的信息，獲取主干道以外的支路上的交通狀況。
　　讓我們進一步暢想，如果將車載導(dǎo)航儀與現(xiàn)有的五花八門的資訊網(wǎng)站結(jié)合起來，用戶就能查詢停車場和電動汽車充電樁的空位、附近車站詳情、文娛活動快訊、院線影訊等信息。此外，還可以方便地獲取私人消息。比如，它可以告訴你“孩子已經(jīng)到家”，如果掛念獨自留在家中的寵物，可以讓車載導(dǎo)航儀播放家中攝像頭拍下的客廳情景，又或者，把孩子到達約定接送點的消息傳輸給你也是個不錯的主意。科幻電影里，汽車回答駕駛者各種提問的場景屢見不鮮，而現(xiàn)實中，這方面的技術(shù)已經(jīng)達到實用化的程度，只要充分利用網(wǎng)絡(luò)，就能綜合掌握各門類信息。
　　一旦用戶能通過語音命令獲取所需的信息，他們就沒必要刻意分清面前擺的是導(dǎo)航儀還是智能機。詢問“明天天氣怎樣?”的對象是導(dǎo)航儀也好，智能機也罷，甚至是洗衣機或掃地機，感覺都差不多。所以說，將來互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)的存在感會趨向于無。只不過，對著智能機說話還好，但問一臺洗衣機或掃地機“明天天氣怎樣?”就有些超乎想象了。
　　那么，如果我們面對的是造型逼真的機器人呢?不是人形也沒關(guān)系，做成小狗、小貓、海豹等動物的樣子，對它講話就容易多了吧?許多人對自家寵物說話是非常自然的。
　　云機器人技術(shù)
　　機器人也可作為一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端連接網(wǎng)絡(luò)。和電腦、智能機等設(shè)備相同，通過無線通信、網(wǎng)絡(luò)接入云系統(tǒng)(云服務(wù)器)，就能利用儲存在云端的數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)平臺上實現(xiàn)信息共享。
　　此外，“云機器人技術(shù)”還蘊含著別樣的意義。“云機器人技術(shù)”是Google和美國一家創(chuàng)業(yè)公司W(wǎng)illow Garage在2011年Google I/O(Google網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者年會)上共同發(fā)表的新概念。以前單臺機器人由CPU、處理器等微機控制，性能有限，但如果它能聯(lián)網(wǎng)，高速演算和龐大的數(shù)據(jù)庫便可以轉(zhuǎn)交給云端。熟悉互聯(lián)網(wǎng)的人只要想一想客戶端與終端服務(wù)器就很容易理解了吧。即使客戶端本身不追求高性能，也可以依托終端服務(wù)器大獲提升，而不受設(shè)備端運行條件的限制。同理，機器人成為設(shè)備端的話，不但生產(chǎn)成本削減，而且性能在某種意義上可以無限提升。
　　誠然，機器人身上搭載的處理器計算能力連年提高，音畫辨識度、傳感器靈敏度等顯著提升，但是讓單臺機器人承擔所有的運算處理、海量數(shù)據(jù)的存儲檢索依然十分困難，在性能和制造成本兩方面都無益處。
　　而在云技術(shù)支持下，小小的客戶端也能動用性能直逼超級電腦的終端系統(tǒng)，登錄大數(shù)據(jù)庫，處理或解析信息。一臺機器人分成單機處理和云計算兩部分，兩者互通，有效協(xié)作，這樣的構(gòu)造優(yōu)勢良多，可以減小機體體積，簡化工序從而降低生產(chǎn)成本，減少電池耗電量。
　　云端操控機器人
　　前文提到的Google I/O是Google每年在舊金山召開的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者大會，2014年6月這一場是第七屆。IT龍頭Google主辦的年度會議預(yù)示著今后的業(yè)界動向，除了開發(fā)者和技術(shù)專家，無數(shù)公司管理者、技術(shù)宣講師、媒體記者也頗為關(guān)注。據(jù)說全世界85個國家100多萬人觀看了2014年Google I/O的全程視頻。
　　2011年的Google I/O在主題演講中介紹了一家日本企業(yè)，系歷屆首次。這家企業(yè)名為RT科技公司(RT Corporation)，專門從事機器人的開發(fā)和銷售。該公司研發(fā)的基于Android OS系統(tǒng)的機器人作為展示樣例，在2011年和2012年連續(xù)兩年參加大會，備受矚目。
　　2011年Google I/O大會上，Google在推出“云機器人技術(shù)”這一概念的同時，還發(fā)布了用于連接Android設(shè)備的開源配件(Android Open Accessory)。Android開源配件并不是直接拿來使用的產(chǎn)品機，而是由開發(fā)組件、接入Android設(shè)備的硬件規(guī)格和通信協(xié)議、API等組成的技術(shù)標準。隨后，日本的機器人研發(fā)制造商RT科技公司向與會者展示了基于這套技術(shù)標準的外設(shè)開發(fā)套件“Accesorry Development Kit”(ADK)，套件由輸出輸入板卡“RT-ADK”和附屬板卡“RT-ADS”組成。他們還現(xiàn)場演示了一個開發(fā)樣例，用Android智能機操控該公司研制的機器人“RIC90”。
　　RT科技公司在2012年Google I/O大會上的展示更有意思，他們以機器人“RIC90”為基礎(chǔ)，推出了現(xiàn)實對戰(zhàn)型動作游戲“V-Sido x RIC 忍者大師”(概念款)。RIC機器人從肩膀到地面的高度為90cm，內(nèi)部搭載了成品化的ADK板卡“RT-ADK mini”，頭部是一臺Android平板電腦，它身著日本忍者服，雙手戴著拳擊手套，造型十分惹眼。RT科技公司董事長中川友紀子女士說：“格斗游戲以往僅限于游戲屏幕，而現(xiàn)在，我們可以和等身大小的人形機器人進行真實對戰(zhàn)，是前所未有的一次嘗試。”
　　游戲中，格斗玩家與等身大小的機器人對戰(zhàn)，機器人則由另外兩名玩家操控，一人負責上半身，一人負責下半身。上半身是由攝像頭拍下人類玩家的動作，同步映射到機器人身上，下半身通過游戲手柄控制。游戲操作界面在機器人的Android平板臉上，人類玩家對它的攻擊招式、力度由傳感器接收，通過ADK傳輸給Android平板，再由Android系統(tǒng)評判損血量。
　　搭載各種傳感器的身軀、與人類相當?shù)某叽绾蛯?zhàn)的真實性使這款機器人獨一無二。它的控制系統(tǒng)、它蘊含的先進技術(shù)和理念也可圈可點。
　　系統(tǒng)方面，雖然游戲操作依靠通用的Android OS和Android設(shè)備，不過，機器人本身的控制軟件是由日本人開發(fā)的“V-Sido”。V-Sido開發(fā)者、機器人專家吉崎航先生目前擔任軟銀旗下子公司Asratec的首席機器人研發(fā)工程師。動作控制是最基本、最關(guān)鍵的功能，而V-Sido在這方面表現(xiàn)出色，今后有望應(yīng)用到各種款式的機器人身上。現(xiàn)在，V-Sido公司無償公開了這款軟件的內(nèi)測版，Asratec公司正致力于銷售運算速度更快、功能更多、適配更多機器人的版本。
　　在先進技術(shù)和理念方面，“V-Sido x RIC 忍者大師”概念款是實際運用云機器人技術(shù)的一次創(chuàng)新嘗試。如圖1-3所示，研發(fā)者意圖通過機體和云端的數(shù)據(jù)傳輸達成控制和運算處理，使機器人完成動作。中川董事長回顧展會時評價道：“辨識人體動作并傳輸給機器人的處理過程全部由云端完成，這個測試版預(yù)示著新技術(shù)時代的來臨。想當年，云端還很少被當成一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所以Google的安迪·魯賓先生看到我們的展品后大力推崇。Google當時推測，大約四五年后，運用云技術(shù)的機器人將在日本得到廣泛理解和好評，我認為，發(fā)展現(xiàn)狀正在逐步印證他們的推測。”

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