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看看空中机器人之父都做了哪些机器人

2020/05/21 来源:济南信息港

导读

如果你对人工智能或者无人机足够关注,那你一定对四年前TED大会上的协作机器人还有印象。宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院Nemirovsky

如果你对人工智能或者无人机足够关注,那你一定对四年前TED大会上的协作机器人还有印象。宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院Nemirovsky Family院长、美国工程院院士韦杰 库玛(Vijay Kumar)就是这些协作机器人的发明者,他是空中机器人(严格来说空中机器人的前提是有自主飞行的能力,所以完全依赖于遥控的普通无人机并不在此之列)以及协作机器人的鼻祖,他研究的这些前沿项目在人工智能领域无人不知无人不晓。

1962年出生的库玛从小就专治各种不服,小时候的他就是那个传说中别人家的孩子,大大小小的考试总是名列前茅,高考也不例外。17岁那年,库玛如愿进入了世界最难考大学之一的印度理工学院。

之后,地球人就无法阻止这个疯狂的印度boy了。

在库玛眼里,工科学生如果不会动手操作就算理论考满分也只是学渣一枚,所以他一有时间就和各种教授混实验室,四年下来设计的大大小小的产品不计其数;即便是这样,大学毕业那年库玛(Kumar)还是对自己的技术不满,于是从印度飞到了位于美国费城的俄亥俄州立大学,两年之后顺利获得了机械工程硕士学位。

这下该满意了吧!然而...

拿到硕士学位的库玛觉得还不够,就想着非拿一个博士学位不可,结果别人要四五年完成的任务,他只用了两年。

拿着博士学位的库玛找工作是自然不用愁的,深思熟虑后他选择了八所常春藤盟校之一的宾夕法尼亚大学。

当上老师的库玛一边上课一边研究机器人,一不小心,在1991年的时候获得了美国国家科学基金会授予的总统青年研究奖(最低一年25000美元的奖金额啊...)。

等等,还有...

1996年库玛获得了学校的杰出教育奖;

1998年成为宾夕法尼亚大学通用机器人、自动化、传感和感知(GRASP)实验室主任;

2000年升职为工程与应用科学院副院长;

2002年DARS、2004年ICRA最佳论文奖;

2005年被任命为机械工程与应用力学系主任,同年被成为IEEE会员。

...

2012年的时候,库玛彻底走上了人生巅峰,当选白宫科技政策办公室机器人项目的研究专员,并且获得了美国机械工程协会(ASME)的机器人奖、IEEE机器人和自动化社会杰出服务奖。

写了一堆论文、拿到各种奖项之后,库玛又觉得没啥挑战了。

韦杰 库玛(Vijay Kumar)


于是,库玛(Kumar)在宾夕法尼亚大学的GRASP实验室里组建了一个属于自己的实验室,主要研究的是多移动机器人协同,包含体系结构、可重构通信、协同任务分配、路径规划、机器学习、环境认知、多目标跟踪等等你能想象到的一切人工智能学科...现在这个团队已经有三十多个人。

一起来看看库玛都做了什么?

情况是这样的:机器人的智能程度大致可以分为三个等级,最低一级是自动,就是软硬件系列来代替人工的作用;第二级是自治,它能够模拟人的行为;最高一级就是自主了,它能感知周边的环境并且自主完成一系列动作,现在绝大多数无人机都达不到这一级。

但对库玛的研究团队来说,前面两个级别太low了,所以他们就干脆直接上最高一级吧,下图这个空中机器人就是其中的一个项目。

不带GPS、搭载Kinect和激光扫描仪的空中机器人

这是一个没有GPS系统的空中机器人,虽然长得和普通无人机相似,但他们的结构是不同的。它可以通过传感器、摄像头(Kinect)和激光扫描仪来定位、飞行以及避障即摄像头获取周围的影像然后创建地图,空中机器人就能根据地图上的信息来确定障碍物的位置,这样空中机器人就可以自由的飞行了(你可以把它理解为一个会飞的无人驾驶汽车)。

换句话说,它所有动作都是自主完成的,无需人为操控。

不仅如此,库玛的飞行机器人还可以完成各种高难度的动作,例如急刹车、 60度翻转等等(不要问我怎么做到的),这样的稳定性完虐大疆、Parrot什么的啊!

库玛团队研发的侦查空中机器人

当然,库玛也发现了一些问题,这些空中机器人包括市面上的无人机都因为体积太大导致惯性很大,很容易损坏而且会对人造成伤害。

所以,他就开始思考怎么在保持原有功能的情况下把飞行机器做小,但这看起来是一项不可能完成的工作。

库玛实验室团队研发出的小型飞行机器人

接下来的剧情是这样的,一次机缘巧合库玛(Kumar)看到了花园里成群的蜜蜂,他就突发奇想 其实空中机器人也是可以这么玩的。

受到这样的启发库玛就立马开始研究仿生结构和算法,很快就做出了能和蜜蜂一样相互之间协作的小型空中机器人,它的重量只有25克,耗电量仅为6瓦,飞行速度可达每秒6米。别看它小,这种协作空中机器人除了具备自主飞行的功能之外,它们还能相互通讯完成各种任务(同样可以理解成会飞的足球机器人),这画面太美不敢想象啊!

蜜蜂无人机

当然,库玛还是一个很有情怀的人。他研究协作空中机器人是有原因的,在一次TED大会的演讲上他曾这样表示,全球有数以亿计的儿童因为没有足够的食物导致营养不良,这样的情况在印度尤为明显。所以库玛希望这些协作空中机器人可以用在农业领域。他说, 预计这些协作空中机器人能帮助农业产量提升10%,更重要的是,通过使用飞行器蜂群,水资源的用量能够降低25%。

因为在协作机器人、无人机等领域的出色表现,201 年集各种荣誉于一身的库玛当选为美国工程院院士。

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