自己制造机器人不再困难

Image copyright
Image caption (图片来源: William Park)

在《机器人大擂台》(Robot Wars)赛场后面的修理站旁踱步时,我不禁回忆起自儿时起就一直怀抱的梦想。当时只有8岁的我曾经一门心思地研究如何用卡车雨刮电机、割草机零件和重型蓄电池自己组装一台参赛机器人。但当时我很快意识到,很难购置齐全制造机器人所需的硬件;而且在没有专家指导的情况下,你能做到的最复杂的事情不过是改装下Scalextric玩具车而已。

现在,在我身边的正是一群在工作台前辛勤工作的发明家。一群渴望投入战斗的机器人正准备在英国电视荧屏上再次掀起已经平息10年的风暴。自从《机器人大擂台》这档节目下架后,机器人科学已经实现了长足的进步。在我们翘首以待屏幕上新款机器人精彩表演的同时,不妨了解一下多年来技术进步的变化,以及新一代的发明家们制造机器人是否比以前更容易。带着这个疑问,我来到了这座位于格拉斯哥郊外的巨大仓库,这里也是新版《机器人大擂台》节目的摄制场地。

修理站就像是一个忙碌的蜂巢。在紧张激烈的机器人混战间歇时间,参赛者只有短短几分钟时间在这里修复他们的受损机器人。他们迅速高效地修补破损,并对机器人进行临时改造从而迎接下一个对手。目前,多数参赛机器人都采用不同程度的模块化设计,从而能够迅速更换适合对付下一个对手的武器或装甲。

由于时间有限,参赛者往往互相提供建议和帮助。在赛场上他们是彼此惨烈厮杀的对手,但在这里他们却能友好互助。

Image caption 参赛队伍之间互相提供协助和建议。(图片来源: William Park)

上季比赛结束后的15年内,科技已经日新月异。“《机器人大擂台》上次离开电视荧屏时,距离苹果公司推出首部iPhone手机尚有5年,距离BBC推出 iPlayer尚有4年, Facebook则还需等待整整1年才会上线,”参赛队伍“风暴之队”(Team Storm,)成员、知名软件公司VMware的全职员工埃德·霍比特(Ed Hoppitt)说,

“自从上季比赛收官后,科技突飞猛进,机器人比以前更容易制造。智能手机等协作性设备已经普及,我们可以从世界各地查阅问题答案和专业知识,制造机器人变得越来越容易了。在‘风暴之队’的工作间墙上挂着一台iPad,可以用它随时查阅零部件数据,或者修复故障。”

“由于搜索资源更加方便,减少了学习时间,并且避免了首次参赛就遭到惨败的窘境。”

很多参赛者的首次《机器人大擂台》之旅往往以令人尴尬的失败而告终。我看到有好几场比赛只持续了不到30秒钟,就有一台参赛机器人掉进了场地内的陷坑里认输。这种情况还算是幸运的,参赛者还能完整地回收他们的机器人,而不走运的参赛队伍就只能用扫帚清理他们机器人的碎片了。

不仅仅是曾经受到大众喜爱的角斗机器人 –其实比当时的技术含量和无线电控制的改装车也好不了多少–已经在机器人技术的普及大潮中实现了进化。而我想知道的是,在过去十几年中,建造一台智能化可编程机器人的难度到底下降了多少。

为此,我走访了英国PiBorg组织的蒂姆·弗里伯恩(Tim Freeburn)。他的办公室位于剑桥郡亨廷顿附近的一座产业园区,看起来不像是一家把产品销往全球的机器人企业。PiBorg得益于众筹网站Kickstarter的支持,后者通过其遍布全球的用户群体已经为Piborg筹集到足够资金,顺利启动了PiBorg旗下两个项目。

Image caption 现在,标准化电机、电池及其他部件可以在市场上很方便地购买到,使得制造角斗机器人比以前容易了许多。(图片来源: William Park)

这里生产的机器人都采用Raspberry Pi系列单片机作为核心,最新型号的单片机还不到一张信用卡大。基于单片机的机器人可以随意编程,具有自主性。并且具有成本低、体积小的优点。

“Raspberry Pi系列单片机是伟大的产品。它不仅具有计算机的全部功能,并且尺寸极小,重量极轻,”弗里伯恩说。“只需外接显示器、键盘和鼠标这些廉价外设就能轻松上手。”

弗里伯恩向我展示的最小机器人是YetiBorg–大约溜冰鞋大小,有着厚重的轮胎–这台机器人可以在无人员介入的情况下,按照事先编制的程序沿前方轨道的视觉标记自主行驶。

这台机器人的造价极低。它装备了零售价仅为4英镑的最小尺寸主板– Raspberry Pi Zero、一台电机控制器、图像传感器、四台电机和一个电池包。这些零部件都固定在一块金属板上,这块金属板同时也充当机器人的底盘。这台机器人尽管外形尺寸很小,但却拥有全自主功能,你可以通过编程控制它何时超车、在哪里转弯、甚至在翻车后如何恢复正常姿态。

“Raspberry Pi单片机的另一项优势在于它拥有一种集体感,”弗里伯恩说。“用户们彼此帮忙,互相提出建议,和其他群体比起来,这里的竞争性要低得多。这或许是进入这个领域的资金和技术门槛很低的缘故–但是人们显然更愿意彼此分享对于Raspberry Pi的创意。”

PiBorg家族的旗舰产品是DoodleBorg–一台大型六轮机器人。它看起来很像是一台没有机械臂的拆弹机器人。蒂姆解释说,制造DoodleBorg的目的是为了展示技术实力–即便六台强力电机驱动的大家伙也能用Raspberry Pi单片机加以控制。

“我们就是要让人们看到Raspberry Pi的广泛用途。我们已经制造了由Raspberry Pi单片机控制的超大尺寸机器人DoodleBorg,这个家伙非常坚固,哪怕一个成年人站在上面,它也毫发无损。另外,还可以为这台机器人开发实际应用程序,但是用Raspberry Pi单片机还能做什么,还有望用户们自己开拓发现。”

“过去几年出现的最大变化是,你可以在Youtube和博客上轻松搜索到教学内容,同时还有专家可以在线或通过论坛提供建议,”他说。“在一二十年前,你是不可能得到这些信息的。”

相应迹象在《机器人大擂台》的赛场上已经可以看到。建造角斗机器人所需的许多零部件都可以在专门网店上买到–这意味着,不同参赛者往往使用同样的电池模块、电机和控制器。

“解决了问题、克服了挑战的创业团队正在把他们的解决方案出售给其他机器人玩家,从而让这些非标零部件更容易获得,”霍比特说。“要想站在这项赛事的最高点,就必须投入数千英镑的大量资金,”他补充说道。但是对于高度痴迷的业余选手来说,这依然属于很低的启动成本。

“《机器人大擂台》吸引‘风暴之队’的原因之一是,这项赛事致力于为年轻一代提供机会,”霍比特说。“在这里,很少能看到其他类似比赛–尤其在美国的比赛里出现的价值数万英镑的奢华版机器人。”

临别前,霍比特对未来的机器人爱好者们提出了一个建议:不要放弃。“只有当你制造的机器人出了故障,你才能真正学到东西。制造机器人不是最难的事情作–让它在激烈的比赛中不出故障才是真正的挑战。出了故障以后,你要进行分析,判断出故障原因并且加以修复。机器人技术在不断变化发展。‘风暴二代’和上一季《机器人大擂台》中出现的一代看起来没什么区别,但是内部构造已经完全不一样了。”

我8岁的时候曾经放弃过–当时参加这个比赛的门槛太高了。但是对于《机器人大擂台》的新选手们来说,这不再是一个问题。资源和技术都不再是难题,真正需要的只不过是想象力而已。

请访问 BBC Future 阅读 英文原文

更多有关此项报道的内容