让机器人获得触觉功能：创造人工智能

2013年秋天，在面对外界提问时，美国斯坦福大学机械工程副教授阿里森·奥卡拉姆说出了这样一句令人深思的话：“假如必须有一样感知功能会失去，那么在视觉、听觉、味觉、嗅觉，以及触觉当中，你最不愿意放弃哪一种？或许其他大多数人都会选择保留视觉，而我最不愿放弃的，却是触觉。”从一定程度上来说，奥卡拉姆如此重视“触觉”的重要性，是带有一定“职业病”成分的。因为就工作方面来说，奥卡拉姆从事的是机器人触觉能力方面的研究。而事实证明，对于人工智能体来说，提升其触觉感知能力，确实是十分必要的。

从社会功能方面来说，提升机器人的触觉能力，使之能感知到自己接触到的物体到底属于哪种材质、执行某一个抓举命令需要使用多大的力度，是非常必要的。美国斯坦福医院头颈外科医生尼古拉斯·布雷文斯就指出，机器人获得精准的触觉能力，将会极大程度地分担医疗工作者的工作，并且从一定程度上提升外科手术的质量。而美国机器人公司高级负责人肯特·梅西也认为，目前人类关于机器人研发的触觉技术还有待提升，假如这一问题得到解决，那么机械臂损坏物品、伤害人类的概率将会大大缩小。

正是在社会各界的强力推动下，丹麦环球机器人制造公司联合美国多家高校、机器人生产商，联合开发出了一种“弹性”机器人。在对外公布的实验当中，人们看到这名机器人精准地使用自己的手臂握住了一个装满水的水杯，并且将这个水杯从一张桌子转移到了另一张桌子上去。

接下来，实验者增加了本次实验的难度，他们给这次实验换上了厚度更薄的水杯，然后命令机器人重复上一轮的指令。这一次，机器人依然顺利地完成了任务。到第三次，实验人员甚至拿走了玻璃制品的杯子，换上了一个“脆弱不堪”的纸质水杯。然而，这一次机器人依然没有令研发者失望，它轻轻地将手伸向这个杯子，然后小心翼翼地把水杯握紧。由于纸杯受力后产生了形体变化，参与实验的机器人也缓缓地调整了手掌的握力，然后慢慢地完成了水杯转移的任务。

这一次参与实验的智能机器人，在技术方面，是由两大板块构成的。一方面，研究人员需要验证人工智能体是否能感知到外界物体的接触；另一方面，在接触到实体物质之后，人工智能体如何掌握机械臂的力度，以避免压碎或者损害目标物体。而上述两方面的研究任务，在本次实验当中都得到了验证。对于参与实验的机器人来说，它能准确地“找到”需要移动的水杯，同时根据水杯材质、强度的变化而调节握力，这实际上就证明了，在机器人的智能化感知方面，人类已经取得了非常大的进步。而就技术层面来说，参与设计的环球机器人制造公司发言人表示：“通过在机器人的关节处配备传感器，然后再利用相关软件来接收、转换传感器信号，我们就能实现智能感知的目的。与此同时，在关节处设定弹簧和声学传感器，就能从物理方面达到模拟人类肌肉张弛，并且能极大限度地提升机械臂的敏感程度。”

可以看到，在丹麦环球机器人制造公司主导的这次实验当中，研发人员可以根据不同的理论来使机器人获取触感能力。在这里，使用软件调控的传感器和内置弹簧，只是其中两个相对比较常见的处理办法。而研发人员在帮助提升人工智能体触感能力时，都会使用哪些方法呢？

（1）利用物理学原理的电荷波动来调节机械臂抓举力度。

2013年，美国乔治亚理工学院的相关工作人员发言宣称，他们研发出了一种小型晶体管，而这种晶体管能测量出机械体内细微的电荷波动。随后，这些细小的波动信号就成为人工智能体核心服务器调整机械应变和压力的基础。目前，利用电荷波动来调节机械臂的持握力度和触觉灵敏度，更多被用在人造皮肤方面。(www.xing528.com)

（2）利用人工神经建模的方式来帮助机器人获得感应能力。

这一理念是由美国马萨诸塞州伍斯特学院的机器人学专家爱德华多·特雷斯·加拉教授提出的，他研发出了一套人工神经网络模型，只要机器人能判断出相关物体的相对位置，那么这个机器人就能顺利实施相关抓举任务。

（3）震动反馈也是实现机器人触觉功能的一大途径。

目前，在大多数需要与人类实现肢体接触的机械臂，都被设定了“震动反馈”功能。这一设定的目的就是，在机械臂触碰到任意实物时，感应器都会以震动的方式提醒上级服务器，然后由核心处理器下达动作停止的命令。假如有人想要和机器人进行一次亲密的握手，那么拥有震动反馈功能的机器人就会在触碰到人类手掌的一瞬间产生震动，并且“友好地”停下来。而那些没有震动反馈装置的机器人，则有可能捏伤人类手掌。

（4）通过声波的变动，研发者同样能达到实现机器人触觉控制的目的。

与机械臂的电波控制相同，利用声音的波动性，机器人的核心处理器同样能达到识别相关物体强度、压力的目的。在已获得相关数据参数的条件下，核心处理器为机械臂计算出握力范围，就是很轻松的事情。

所以说，利用弹簧装置来模拟人类肌肉的张弛变化、使用软件控制机械节点的传感器信号，或者利用震动反馈、声波电波监测，以及人工神经网络模型等方法，都可以帮助机器人实现“拥有”触觉功能的目的。当然，在实现机械智能体“触觉”功能的道路上，人类科学家要走的路还非常远。正如人工智能技术的先行者汉斯·莫拉维克所说的那样：“让机器人拥有1岁小孩那样的触觉和感知能力，远比让他们学会下棋、进行成人智力水平的IQ测算要简单得多。”所以说，即使在取得了极大成就的前提下，科学家对于人工智能的触感能力开发，也应当是永不止步的。