机器人广泛应用于汽车行业，并在过去几年开始进入物流等新的应用领域。然而，当前的机器人仍然面临许多限制。他们通常执行单个动作或固定的动作序列，每次都以相同的方式重复它们。

为了实现更高的效率并开辟新的可能性，机器人必须发展更多类似人类的技能，例如快速的物理交互、空间理解和快速适应变化。埃因霍温理工大学与埃因霍温理工大学机械工程系非线性控制和机器人学副教授 Alessandro Saccon 进行了交谈。他最近完成了I.AM项目它明确关注快速物理交互的进步。

为什么具有影响感知的机器人对人类如此重要？

从安全或人体工程学的角度来看，某些工作并不特别适合人类。例如，在机场搬运 20 公斤的行李、在核电站的不安全区域工作或处理灾难场景时，您可能更喜欢使用机器。还有各种计划将它们送入太空进行行星探索。

然而，与我们相比，机器人仍然与环境进行静态交互：某些关键任务尚无法执行或执行速度太慢。这就是为什么，在我们的项目，我们的目标是开发具有冲击感知能力的机器人。这意味着一个机器人必须学会预测当它与环境中的重物快速接触时会发生什么并做出反应。这些机器人与我们熟知的传统机器人有何不同？

典型的机器人并不是为了与环境进行动态交互而设计的。

通常会不惜一切代价避免与周围环境进行快速接触。机器人文献中有大量科学论文的重点是避免碰撞。

在 I.AM 项目中，我们的目标是碰撞利用。例如，我们研究了机器人如何快速拾取重物，同时确保此类运动的执行保持可靠，尽管存在干扰和感知不准确。一个物体可能比机器人预期的重，或者它假设一个物体位于某个位置，但它稍微偏离了——甚至可能偏离了几厘米。尽管存在这样的不确定性，你如何使这些运动保持强劲？这是我们一直在深入研究的事情之一。

实际上，您的项目涉及哪些主要活动？

该项目采用第一原理物理计算，使用质量和摩擦等基本概念以及软件模拟来识别数学模型和现实世界事件之间的差异。尽管模拟永远无法完美地复制机器人的行为，但我们改进了并且最重要的是了解了如何仍然使用这些算法来控制机器人。

我们通过实时测量机器人在不同场景下与各种物体的交互来做到这一点。这是一个迭代周期，您可以在模拟中开发和实施理论机器人控制算法，评估结果并将其与现实世界的结果进行比较。

您能强调一下这个项目的一些主要发现吗？

我们发现了如何通过开发一种尊重自然冲击动力学的新控制算法，让机器人用两只手臂可靠、快速地抓取重物。我们还了解如何使用软件模拟来获得可用于此目的或其他影响任务的预测。

在从事这个项目的过程中，我还进一步认识到复杂的运动和空间感知对我们人类来说是如此自然。我们学术研究人员现在，他们正在非常努力地致力于硬件开发、空间感知和规划，尤其是实时了解环境并快速决定下一步该做什么（即使出现故障）的能力。这是现代机器人技术面临的重大挑战之一。这些动作对我们来说是自然而直观的，但我们并不完全理解我们如何做这些动作，也不完全理解我们应该如何构建具有类似能力的机器。

还有公司参与这个项目吗？

是的，例如，我们的合作伙伴之一是物流流程自动化专家 VanderLande。这是一家来自荷兰的知名大型公司，业务遍及全球各个领域，例如机场、仓储、包裹处理等。他们提供了大量现实生活中的用例，并就该领域当前的瓶颈（即所谓的市场痛点）提供了见解。

此次合作的一大好处是在 TU/e 校园内拥有一个共享实验室，这有利于实践测试和密切合作。学生和研究人员喜欢它。我们对真实冲击实验和软件模拟冲击实验进行了各种比较，并开发了用于运动控制和规划的吸力夹具的新模型。

您认为荷兰在机器人技术方面很专业吗？

整个荷兰在机器人技术方面无疑取得了重大进展。该国长期以来因对医疗机器人、机器人学习和移动机器人等领域的贡献而闻名。我认为通过这个项目及其国际合作，我们在影响感知机器人技术方面也取得了重大进展。

这一领域的研究可以说起源于这里，并得到了全球的关注和认可。我们的项目在将这一主题推向前沿方面发挥了关键作用，令人欣慰的是我们的工作受到了广泛的欢迎和认可，包括在最近的出版物中。

项目完成了。您的未来是什么样的？

我将继续调查和探索新的机会，包括国家和欧洲的资助。我正在考虑后续项目，重点关注我们在此期间无法解决的领域，例如快速规划和感知。我仍然与本地和国际公司保持密切联系，以探索进一步的合作机会。参与该项目的众多学生中，有一些已被该项目合作伙伴的公司聘用：事情正在朝着正确的方向发展。该项目所产生的知名度既具有挑战性又令人兴奋。虽然这意味着要兼顾更多的任务，但我也很期待看到未来会怎样。