自己製造機器人不再困難

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Image caption (圖片來源: William Park)

在《機器人大擂台》(Robot Wars)賽場後面的修理站旁踱步時,我不禁回憶起自兒時起就一直懷抱的夢想。當時只有8歲的我曾經一門心思地研究如何用卡車雨刮電機、割草機零件和重型蓄電池自己組裝一台參賽機器人。但當時我很快意識到,很難購置齊全製造機器人所需的硬件;而且在沒有專家指導的情況下,你能做到的最複雜的事情不過是改裝下Scalextric玩具車而已。

現在,在我身邊的正是一群在工作台前辛勤工作的發明家。一群渴望投入戰鬥的機器人正凖備在英國電視熒屏上再次掀起已經平息10年的風暴。自從《機器人大擂台》這檔節目下架後,機器人科學已經實現了長足的進步。在我們翹首以待屏幕上新款機器人精彩表演的同時,不妨了解一下多年來技術進步的變化,以及新一代的發明家們製造機器人是否比以前更容易。帶著這個疑問,我來到了這座位於格拉斯哥郊外的巨大倉庫,這裏也是新版《機器人大擂台》節目的攝製場地。

修理站就像是一個忙碌的蜂巢。在緊張激烈的機器人混戰間歇時間,參賽者只有短短幾分鐘時間在這裏修複他們的受損機器人。他們迅速高效地修補破損,並對機器人進行臨時改造從而迎接下一個對手。目前,多數參賽機器人都採用不同程度的模塊化設計,從而能夠迅速更換適合對付下一個對手的武器或裝甲。

由於時間有限,參賽者往往互相提供建議和幫助。在賽場上他們是彼此慘烈廝殺的對手,但在這裏他們卻能友好互助。

Image caption 參賽隊伍之間互相提供協助和建議。(圖片來源: William Park)

上季比賽結束後的15年內,科技已經日新月異。「《機器人大擂台》上次離開電視熒屏時,距離蘋果公司推出首部iPhone手機尚有5年,距離BBC推出 iPlayer尚有4年, Facebook則還需等待整整1年才會上線,」參賽隊伍「風暴之隊」(Team Storm,)成員、知名軟件公司VMware的全職員工埃德·霍比特(Ed Hoppitt)說,

「自從上季比賽收官後,科技突飛猛進,機器人比以前更容易製造。智能手機等協作性設備已經普及,我們可以從世界各地查閱問題答案和專業知識,製造機器人變得越來越容易了。在『風暴之隊』的工作間牆上掛著一台iPad,可以用它隨時查閱零部件數據,或者修複故障。」

「由於搜索資源更加方便,減少了學習時間,並且避免了首次參賽就遭到慘敗的窘境。」

很多參賽者的首次《機器人大擂台》之旅往往以令人尷尬的失敗而告終。我看到有好幾場比賽只持續了不到30秒鐘,就有一台參賽機器人掉進了場地內的陷坑裏認輸。這種情況還算是幸運的,參賽者還能完整地回收他們的機器人,而不走運的參賽隊伍就只能用掃帚清理他們機器人的碎片了。

不僅僅是曾經受到大眾喜愛的角鬥機器人 –其實比當時的技術含量和無線電控制的改裝車也好不了多少–已經在機器人技術的普及大潮中實現了進化。而我想知道的是,在過去十幾年中,建造一台智能化可編程機器人的難度到底下降了多少。

為此,我走訪了英國PiBorg組織的蒂姆·弗裏伯恩(Tim Freeburn)。他的辦公室位於劍橋郡亨廷頓附近的一座產業園區,看起來不像是一家把產品銷往全球的機器人企業。PiBorg得益於眾籌網站Kickstarter的支持,後者通過其遍布全球的用戶群體已經為Piborg籌集到足夠資金,順利啟動了PiBorg旗下兩個項目。

Image caption 現在,標凖化電機、電池及其他部件可以在市場上很方便地購買到,使得製造角鬥機器人比以前容易了許多。(圖片來源: William Park)

這裏生產的機器人都採用Raspberry Pi系列單片機作為核心,最新型號的單片機還不到一張信用卡大。基於單片機的機器人可以隨意編程,具有自主性。並且具有成本低、體積小的優點。

「Raspberry Pi系列單片機是偉大的產品。它不僅具有計算機的全部功能,並且尺寸極小,重量極輕,」弗裏伯恩說。「只需外接顯示器、鍵盤和鼠標這些廉價外設就能輕鬆上手。」

弗裏伯恩向我展示的最小機器人是YetiBorg–大約溜冰鞋大小,有著厚重的輪胎–這台機器人可以在無人員介入的情況下,按照事先編製的程序沿前方軌道的視覺標記自主行駛。

這台機器人的造價極低。它裝備了零售價僅為4英鎊的最小尺寸主板– Raspberry Pi Zero、一台電機控制器、圖像傳感器、四台電機和一個電池包。這些零部件都固定在一塊金屬板上,這塊金屬板同時也充當機器人的底盤。這台機器人儘管外形尺寸很小,但卻擁有全自主功能,你可以通過編程控制它何時超車、在哪裏轉彎、甚至在翻車後如何恢復正常姿態。

「Raspberry Pi單片機的另一項優勢在於它擁有一種集體感,」弗裏伯恩說。「用戶們彼此幫忙,互相提出建議,和其他群體比起來,這裏的競爭性要低得多。這或許是進入這個領域的資金和技術門檻很低的緣故–但是人們顯然更願意彼此分享對於Raspberry Pi的創意。」

PiBorg家族的旗艦產品是DoodleBorg–一台大型六輪機器人。它看起來很像是一台沒有機械臂的拆彈機器人。蒂姆解釋說,製造DoodleBorg的目的是為了展示技術實力–即便六台強力電機驅動的大家伙也能用Raspberry Pi單片機加以控制。

「我們就是要讓人們看到Raspberry Pi的廣泛用途。我們已經製造了由Raspberry Pi單片機控制的超大尺寸機器人DoodleBorg,這個家伙非常堅固,哪怕一個成年人站在上面,它也毫髮無損。另外,還可以為這台機器人開發實際應用程序,但是用Raspberry Pi單片機還能做什麼,還有望用戶們自己開拓發現。」

「過去幾年出現的最大變化是,你可以在Youtube和博客上輕鬆搜索到教學內容,同時還有專家可以在線或通過論壇提供建議,」他說。「在一二十年前,你是不可能得到這些信息的。」

相應跡象在《機器人大擂台》的賽場上已經可以看到。建造角鬥機器人所需的許多零部件都可以在專門網店上買到–這意味著,不同參賽者往往使用同樣的電池模塊、電機和控制器。

「解決了問題、克服了挑戰的創業團隊正在把他們的解決方案出售給其他機器人玩家,從而讓這些非標零部件更容易獲得,」霍比特說。「要想站在這項賽事的最高點,就必須投入數千英鎊的大量資金,」他補充說道。但是對於高度癡迷的業餘選手來說,這依然屬於很低的啟動成本。

「《機器人大擂台》吸引『風暴之隊』的原因之一是,這項賽事致力於為年輕一代提供機會,」霍比特說。「在這裏,很少能看到其他類似比賽–尤其在美國的比賽裏出現的價值數萬英鎊的奢華版機器人。」

臨別前,霍比特對未來的機器人愛好者們提出了一個建議:不要放棄。「只有當你製造的機器人出了故障,你才能真正學到東西。製造機器人不是最難的事情作–讓它在激烈的比賽中不出故障才是真正的挑戰。出了故障以後,你要進行分析,判斷出故障原因並且加以修複。機器人技術在不斷變化發展。『風暴二代』和上一季《機器人大擂台》中出現的一代看起來沒什麼區別,但是內部構造已經完全不一樣了。」

我8歲的時候曾經放棄過–當時參加這個比賽的門檻太高了。但是對於《機器人大擂台》的新選手們來說,這不再是一個問題。資源和技術都不再是難題,真正需要的只不過是想像力而已。

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