二、家用机器人：解放家庭主妇

在中国古代,家庭分工十分明确：“男耕女织”。男主外,女主内。主内的女方只管“相夫教子”,照顾好家庭就称得上是贤妻良母。那个时候,没有什么家用电器,物质生活十分贫乏,女方也只是做一些做饭、洗衣服、扫地之类的家务。而今天,家庭分工越来越模糊,家庭主妇不再仅仅是做好家务、照顾好孩子就可以了。照顾孩子和老人、做饭、洗衣、打扫卫生等一大堆家庭事务的矛盾日益凸显出来。

通常情况下,家庭主妇上完一天班回来,也想好好休息一下,可是却有一堆事情等着要处理：晚饭还没做,客厅的地脏了还没拖,今天的衣服还没有洗……这个时候,我们恨不得自己会分身术,能够一下子将这些事情快速处理完。

当然,这种只存在于电视、电影等荧屏上的“分身术”在现实生活中是很难实现的。虽不能自己分身,但却可以通过其他途径,如专门请人帮忙处理这些日常琐事。在这种需求下,家政服务以及一些私人保姆应运而生。

家政服务及保姆的出现的确在很大程度上减少了家庭主妇的工作量,缓解了其压力。通过请家政服务或保姆,原本必须亲力亲为的事情,有人代替我们做了。下班回到家,可以看到干净亮堂的地板、舒适整洁的沙发、清洗烘干的衣服、清洁到位的浴室,甚至是已经做好的饭菜等着我们,而不再是拖着疲惫的身子忙个不停。

可是,即便是这样,家政服务在其发展中也存在诸多问题。

首先是价格昂贵,很多家庭都不愿意请家政服务。对于一些经济压力大、夫妻双方都不得不在外工作的家庭来说,与其在外赚钱、花钱请家政服务人员或保姆,还不如自己做,既节省开销,也避免了请家政服务人员或保姆上门服务的一系列麻烦。

其次是家庭隐私安全得不到切实保障。众所周知,家政服务行业是最能体现职业道德的行业之一。由于需求扩大,目前的家政服务市场出现了很多鱼龙混杂、良莠难辨的家政服务公司。那么,请家政服务人员或保姆在家做家务,家庭隐私安全又何以保障呢?诸如此类的问题使得家政服务的信任度及其应用普及程度不高。

于是,我们又幻想着能不能有一种机器人来代替我们做家务,把我们从繁重的家务劳动中彻底解脱出来呢?从本质上看,无论是家政服务还是家庭保姆,都还是需要人的双手去做这些事儿,只不过是换了一个人罢了。如果有专门替我们做家务的机器人的话,那么人类的双手就可以真正从家务活中被解放出来。这样,就不需要每个月请家政服务,也不需要再担心家庭隐私的安全问题了,而且机器人不知疲倦,也不会抱怨。随着人工智能技术的不断发展,人们的这个愿望正在逐步实现。“市场的需求”和“技术的进步”共同催生了为家庭场景而生的家庭机器人。

在美国,第一款家用机器人Electrolux Trilobite于2001年诞生。这是一款真空吸尘机器人,具备简单的躲避障碍系统和导航功能,可用于清扫平坦的客厅等。随着技术的不断改进,iRobot公司又推出了新款的真空吸尘机器人Roomba(如图8-3所示)。机器人Roomba在性能上有了很大的提高,具有防缠绕、防跌落、定时清扫等功能。与最初的吸尘机器人相比,Roomba能够自动侦测地板的表面情况,并根据地板表面的不同材质,如地毯、瓷砖等,切换不同的清扫模式。而且能够轻松地避开电线、地毯流苏、垃圾桶等障碍物,将墙角、桌子底下等不易清洁的地方“一网打尽”。更为智能的是,新款的吸尘机器人Roomba还装有高端感应器、行为控制器及自主导航系统,能够很好地避免跌落情况的发生。在定时做完清洁之后,Roomba还能自主导航回到充电基座充电。从应用市场来看,真空吸尘机器人Roomba是目前美国最受欢迎的一款清扫机器人。

图8-3 真空吸尘机器人Roomba^[5]

在中国市场,对于机器人的研究与开发也并不落伍。其中较有代表性的就要数大名鼎鼎的人工智能及机器人研发制造领军者优必选科技公司推出的智能机器人了。在2019年的春晚上,6台大型仿人服务机器人亮相深圳分会场,与众多明星一起表演了歌舞《青春畅想》(如图8-4所示)。这些伴舞机器人一边跳舞,一边跟着音乐节奏变换表情和队形,吸引了无数观众的目光,并上了微博热搜——“春晚机器人”,人气一点也不输同台明星。

图8-4 Walker在央视春晚表演节目^[6]

事实上,它们的名气确实不小,只不过不是在娱乐界,而是在科技界。这些参与表演的聪明又萌趣的机器人正是入围the Best of CES 2019(2019年国际消费类电子产品展览会最佳产品奖)名单的Walker新一代。

2018年1月,优必选发布第一代机器人时,Walker仅是一个只有双足的机器人。在2019 年的国际消费类电子产品展览会上,当大型仿人服务机器人Walker再次亮相的时候,已经配备了灵活的双臂和灵巧的双手(如图8-5所示)。从CES 2019首次亮相到11月,世界机器人和智能系统领域最著名、影响力最大的顶级学术会议之一IROS 2019在澳门举行的时候,中间仅10个月左右的时间,Walker便在运动性能、柔性交互、环境感知等方面进行了算法迭代和功能提升。

图8-5 优必选机器人Walker新一代^[7]

在运动性能方面,优必选对机器人的静态平衡能力以及行走步态等进行了升级,使得Walker的双腿对于复杂地形的适应能力进一步增强,能够轻松、快速、平稳地上下楼梯,行走能力及姿态更接近于人类。

在柔性交互方面,优必选也尽可能地在对Walker进行设计的过程中对其安全性进行考量,保障其在应用过程中的安全性。1940年,被称为“机器人学之父”的科幻作家阿西莫夫为保护人类,对机器人做出了一些规定,被称为“机器人三原则”：机器人不得伤害人类；机器人必须服从人类的命令；机器人必须保护自己。^[8]这为机器人赋予了伦理性的纲领,也为机器人生产制造商提供了有效的指导方针和制造原则。

在“机器人三原则”的指导下,作为全球领先的人工智能和人形机器人制造企业,优必选在Walker的设计中应用了力控技术。通过力位控制方法,Walker的手掌在与外界物体的接触中,能够很好地把握力度,避免对目标物体造成损坏。优必选也对Walker的双臂协调能力进行了研究。利用其全身柔顺控制技术及协调能力,Walker能够熟练地将桌子擦干净,且力度适中不留划痕。

在环境感知方面,优必选充分利用“视觉伺服”(Visual Servo)技术,并将其与感知系统相结合,使得Walker能够通过胸前的深度相机自主识别目标物的位置和姿态。比如,在倒水的展示过程中,Walker首先会对水杯的位置、大小等进行定位,以调整双手的抓取位置,然后自主进行运动规划,完成“倒水”的操作任务。这方面的技能研究使得Walker能够在以后的生活中为我们做更多类似于“倒水”的事情。

与国际业界同行相比,其实优必选的起步并不算早。从2015 年至今,Walker机器人项目仅用了四年左右的时间,就从实验室走向了国际消费类电子产品展览会(CES)、世界机器人大会(WRC)以及机器人领域顶级学术会议IROS,并获得了诸多荣誉。目前,Walker已经具备帮忙开关门、拎东西、端茶倒水、弹琴画画、控制家居设备等功能。据研发团队介绍,Walker的下一步目标就是走进千家万户。相信随着机器人技术及人工智能技术的发展,在不久的将来,Walker将以一种优雅的姿态走进人们的家庭生活,成为受人们信任的家庭一员。^[9]

与优必选机器人类似,以色列机器人公司Roboteam Home研发的机器人Temi也是一款多用途的家用智能机器人(如图8-6所示)。Temi高约1米,配备有10英寸的高清LCD 显示屏,自带载物托盘,在底座下面藏有可移动的轮子。当你躺在沙发上想吃水果的时候,只需要向Temi下达语音指令,听到指令的Temi便会自动将水果取来递到你手上,帮助你实现“饭来张口,衣来伸手”的愿望。另外,当你在做饭的时候,还可以像使唤自己的孩子一样让Temi帮你取食材、拿东西。

图8-6 机器人Temi^[10]

这些都是怎样实现的呢?原来,Temi拥有强大的语音操作系统。依托腾讯云小微强大的人工智能技术和丰富的内容资源优势,大多数话都能转换成指令,讲话就相当于给机器人下了指令,接收到指令的Temi便会自主地帮你做事情。另外,在Temi的身上还配备有大量的传感器。在传感器及系统作用下,Temi能够辨识各种应用场景、自动规避障碍物。因而,即使是在复杂的环境中,Temi也能够自主寻路,为你“奔东走西”取水果、拿食材。

除了如Temi这种帮我们打打杂的机器人外,要是我们能够有个会自主思考、帮我们照看家庭的“管家”机器人又该多好?别着急,BIG-i就是这样一款家庭机器人。BIG-i机器人在造型上既像一个独眼垃圾桶,又宛如一个呆萌小黄人(如图8-7所示)。开发公司NXROBO 将其称为“私人机器人管家”。除了跟普通机器人一样拥有基础的语言识别功能外,BIG-i机器人还具有空间认知和三维绘图能力,能够根据房间、语音、人体移动等来辨别方向。BIG-i头上的大眼睛其实是一个可以全方位自由旋转的高清摄像头,能够对人的面部表情和动作指令进行识别,对家庭环境进行自动侦察。在其体内,还装有各种温度、湿度、感光等传感器。当BIG-i监测到温度下降时,会自动提醒主人出门带外套；当室内温度过低或者过高时,BIG-i还能连接智能家居,将空调温度调高或者是调低；当感知到阳光太强烈时,BIG-i会让窗帘自动降下来；当发现有陌生面孔在门外时,BIG-i会马上去通知主人……如此智能,可见开发公司称其为“私人机器人管家”不无道理,它确实像个小管家一样智能地守护着你的家。

图8-7 BIG-i机器人^[11]

在Walker 这类多用途家庭机器人普及之前,扫地有真空吸尘机器人Roomba帮忙,那么擦窗户怎么办呢?不想做饭炒菜、不想清洗泳池、不想折叠衣服、不想打理院子……又怎么办呢?其实,也大可不必担心,专门针对这些家务活的机器人早已向我们走来或者正在向我们走来。

莫雷机器人是世界上第一个厨房机器人(如图8-8所示)。它包括橱柜、灵活的机械手臂以及电器和安全设备。莫雷通过动作捕捉技术可以学习人类的烹饪手法,并将其数据化存入数据库中。当人们点餐的时候,莫雷机器人接收到点餐信息便会自动从拥有2 000多份菜谱的数据库中提取数据,并进行美味佳肴的制作。同时,由控制关节和多种传感器组成的机械手臂还可以擦洗锅碗瓢盆和灶台,简直就是一个被克隆出来的家庭主妇。

图8-8 机器人厨师莫雷^[12]

目前市场上也有很多炒菜机器人,它们都有设置好的炒菜程序,你只需要将食材放进去,这类机器人便会自动把菜做好。

“科技因懒而进步”,确实如此。虽然当前全自动洗衣机已经遍及千家万户,洗衣服成了一件轻松的事儿,但衣服晾干以后还得叠。众多形状、尺寸不一的上衣、裤子、裙子折叠起来还真不是一件省力的事儿。为此,美国一家名为Foldimate的公司推出了一台自动叠衣机Foldimate,并在2018年的国际消费类电子产品展览会(CES)上亮相(如图8-9所示)。这台叠衣机的形状像一台打印机。折叠衣服时,首先需要将衣服平整地放在上面的夹子入口处,然后机器就会像“吸纸”一样将衣服“吸”进去,几秒钟之后就可以看到折叠得整整齐齐的衣服从下方出口处送出来。目前,这款机器可以折叠衬衣、裙子、裤子、T 恤等常规衣物,极大地节省了叠衣服的时间。

图8-9 自动叠衣机Foldimate^[13]

未来,自动探测窗户边角距离、规划擦窗路径的擦窗机器人的出现会代替人们进行高层擦窗、户外擦窗工作；自主充电、自动修剪草坪的割草机器人会帮你打理院子；拥有GPS定位系统,防缠绕、自动旋转的泳池机器人会帮你清洁泳池……

比尔·盖茨曾预言：机器人即将重复个人计算机的崛起之路,未来家家都会有机器人。继个人计算机进入家庭的预言实现之后,智能技术飞速发展,这场家庭机器人的革命也势必与个人计算机一样,彻底地改变人类的生活方式,将家庭主妇从繁重的家务活中解放出来。