机器人驾驶汽车的能力很差

从 DARPA 机器人挑战赛 (DRC) 总决赛一开始，很明显驾驶对机器人参赛者来说是个问题。上周五，在加利福尼亚州波莫纳市的 Fairplex 展览中心，首批参赛的机器人没有使用经过改装的 Polaris 多功能车。这些机器用自己的腿慢慢地沿着泥土路前进，这条泥土路模拟了人类无法到达的灾区。事实证明，这对机器人来说也相当危险。这些团队甚至没有上车，就已经承认他们在这场由五角大楼资助的为期两天的比赛中失败了。

在这场以速度和分数为衡量标准来决定获胜者的比赛中，他们放弃了总分的四分之一，并花费了很长时间艰难地通过一段原本只需要几分钟就能通过的赛道。更糟糕的是，第一批机器人中的大多数都翻倒了，互联网首次尝到了即将上演的机器人摔倒的搞笑场面。这些队伍在决赛一开始就输了，他们不断让多年来一直与他们合作的机器回到赛道上，一次又一次地摔倒在地。

大部分机器人驾驶汽车的能力就是这么差。大多数敢于将机器放入汽车的 DRC 团队都必须使用真正古怪的装置，才能让 Polarises 机器人做好准备。例如，Atlas 机器人是一个六英尺高的人形机器人，有两只胳膊和两条腿。DARPA 为多个团队提供了 Atlas，在进入决赛的二十多支团队中，有六支使用了他们自己的同款机器人的轻微修改版本。然而，Atlas 无法像我们其他人形机器人一样坐在驾驶座上。它缺乏灵活性，笨重的上身装有一个巨大的背包式电池，迫使它侧坐在乘客座位上，双腿搭在车外。

这只是 Atlas 驾驶过程中的尴尬开始。即使机器人拥有长长的猿猴般的手臂，踩到油门也是一项挑战。因此，TRACLabs 团队为 Atlas 装上了一个相当于假腿的上肢，即一根可以戳踏板的木桩。实际上，它并没有戳踏板本身，而是戳团队放置在油门前的木块。为了驾驶 Polaris，TRACLabs 建造了一个更加神秘的装置，将方向盘连接到一块用螺栓固定在车辆防滚架上的木头上，其原因无疑是巧妙的，但我无法理解。另一个 Atlas 团队通过抓住连接在电缆上的狗玩具来驾驶车辆。

除其他事项外，DRC 的机器人还面临着操控挑战。感知也是一个问题，但只是在一定程度上，因为车辆的速度限制为 10 英里/小时，赛道的驾驶部分只是一条简单的泥土路段，需要绕过三个泽西障碍物。任何配备激光测距仪（许多机器人（包括无人驾驶汽车）的标准传感器）的机器都可以感知该环境。离开 Polaris 是一个巨大的风险，许多机器人在这样做时都发生了灾难性的摔倒。但正是物理操作车辆控制装置的能力要求大多数团队（包括卡内基梅隆大学的 CHIMP）都像 MacGyver 一样。尽管机器人拥有与人类相似的三指操纵器，能够抓住门把手或电动工具（这是比赛中八项任务中的两项），但使用根本不适合操控的东西来操纵机器人更容易。 CHIMP 通过将手臂上的橡胶履带压在方向盘上，使其向前或向后移动，来转动 Polaris。通常，当机器人四肢着地行驶时，这条履带会与机器人的其他三条履带配合使用。但在车辆中，它变成了一个临时的抓手，而 CHIMP 的两个实际抓手则闲置不用。CMU 的机器人还有一个特殊的杠杆来够到踏板，使用后会从腿上拆下来。

尽管这些变通方法很聪明，但它们也表明机器人操控技术进展惊人地缓慢。2012 年，当 DRC 的细节公布时，驾驶似乎是一个奇怪但又不可或缺的竞赛部分。大型机器人的电池电量稀缺——电池越多，重量就越大，这总是成问题的——而应对灾难的机器不应该在前往目的地的途中通过长距离行走、爬行或滚动来消耗有限的能源。DARPA 提出的解决方案很简单：征用一辆车。灾区边缘的人类应急小组可以帮助机器人上车，并将其投入战斗。一旦机器人因碎片或需要进入室内而无法继续行驶，它就会自行脱身并继续使用其内置的移动能力。通过将驾驶和离开车辆分为两个独立的任务，代表了 DRC 总决赛中参赛队伍可获得的 8 分中的 2 分，DARPA 进一步强调了比赛的目标是开发能够在非专门为其设计的环境中工作的机器人。由于电动工具也是比赛的另一部分，您不必是机器人专家就可以想象出一堆拥有灵巧的、像人类一样的手的机器，类似于 NASA 的 Robonaut 上的五指操纵器。

但 DRC 总决赛上唯一拥有五指手的机器人是 NEDO-Hydra 团队的机器人，由于尚未完成而未参加比赛。DARPA 并没有推动各团队推进最先进的操控技术，而是不断降低标准，从 Sawzalls 降级为钻头，而钻头是没有人会真正用来在墙上开一个大洞的工具，并且允许对车辆进行越来越多的改装。结果，大多数机器人的下半身灵活性有限，大多数机器人只有三根手指，几乎没有关节可以活动。它们基本上是用爪子。这导致电动工具的抓握普遍不人道且效率低下。为了在墙上开一个洞，许多机器人必须将钻头侧向握住，用拇指的等量物按下扳机。NASA 的 RoboSimian 根本没有手指，而是四肢末端有两对逗号形钩子。钩子只在需要时向前旋转。

据 RoboSimian 团队负责人、喷气推进实验室机器人研究主管 Brett Kennedy 介绍，这种设计故意设计得简单，以避免探测车在探索小行星、彗星或其他偏远地区时发生故障，因为这些地方无法进行维修。不过，对于 DRC 来说，这可能有点简单。在比赛的第二天也是最后一天，RoboSimian 很难将插头从一个插座中拔出，并将其插入另一个插座。插头最终从机器人的夹子上掉了下来，团队放弃了这项任务。

再说一遍，尽管 RoboSimian 拥有奇特的抓手，但它却是 DRC 中最不挑剔的驾驶员。该机器人的四条肢体各有七个关节，因此具有令人难以置信的灵活性。其他机器人不得不面对手臂比人类手臂更僵硬、活动范围更小的问题，而 RoboSimian 则能将一条肢体折叠到位，抓住方向盘中央，然后旋转。它还可以将后肢弯曲下来，自行够到踏板，而且这个重 275 磅、高 4.5 英尺的机器人足够小，无需拆除防滚架即可放入 Polaris 中。“它是决赛中唯一能够驾驶普通车辆的机器人，”肯尼迪说。

比赛中还有其他优秀的驾驶员，包括内华达大学拉斯维加斯分校运营的Hubo 人形机器人 Metal Rebel。团队负责人 Paul Oh 知道他的机器人并不占优势，但他想展示它的驾驶技能。“当人们看到机器人驾驶车辆时，他们会感到困惑，”Oh 说。“这激发了人们的好奇心，而这正是我们实验室的模型。”尽管基本上没有资金支持（一些团队在过去三年中从 DARPA 获得了数百万美元的资金），UNLV 的机器人还是进入了 DRC 的前 10 名，并在不到一分钟的时间内完成了驾驶挑战。根据 Oh 和他的学生进行的练习，这就是许多人类需要的时间。事实上，他致力于创造能够控制非机器人车辆的机器人的长期目标。“如果你可以驾驶多用途车辆，为什么你不能驾驶叉车或拖拉机？或者，如果船长或飞行员丧失了行动能力，也许可以驾驶船只，”Oh 说。 “你可以使用机器人来接管操纵杆，让那艘船、宇宙飞船或飞机安全抵达目的地。”

Oh 的设想在机器人界并不常见，DRC 的总体结果也未对其提供有力支持。比赛获胜者 KAIST 队也使用了 Hubo 人形机器人，并且还必须对其车辆进行改装。获得第二名的 IHMC Robotics 使用了 Atlas，并配备了各种古怪的驾驶辅助设备。而 CMU 的 CHIMP 在比赛最后一天名列第一，昨天在最后一次灾难性的奔跑中与路障相撞。DARPA 官员反应过度，关闭了机器人的 Polaris 以及机器人本身（一旦车辆关闭，就无需关闭 CHIMP）。CHIMP 最终完成了其他任务，但根据前一天的表现，最终排名第三。因此，DRC 的所有获胜者都需要进行一些临时改装才能行驶一小段距离。其中一辆还真的撞车了。

与此同时，RoboSimian 排名第五，与奖金失之交臂。但如果 Oh 是对的，机器人最终将能够控制工厂配发的拖拉机或采取行动安全降落飞机，那么就没有理由假设这些机械驾驶员和飞行员将是人形的。略带猿类特征但大部分都不是人类，也许能拯救农场或拯救世界。

现在说说那些钩子……