机器人伦理，未来技术发展的关键

随着机器人渗透到我们的日常生活中，颠覆将以多种形式出现;这不仅仅是技术上的问题。社会、伦理、法律和经济问题会引起人们对隐私、责任、潜在的失业、继续学习和社会习俗的担忧。一所大学正在仔细研究机器人创新的社会影响。

在距离太平洋海岸约50英里的俄勒冈州中西部城市科瓦利斯的中心，我们发现了一颗隐藏的宝石。威拉米特河谷的一部分，这里的土壤非常肥沃。这是机器人领域新星的沃土。

俄勒冈州立大学(OSU)是该市最大的雇主，也是协作机器人与智能系统(CoRIS)研究所的所在地。CoRIS由俄勒冈州立大学工程学院于2017年成立，旨在推动机器人和智能系统的设计、开发和部署，使其能够与人无缝交互。

CoRIS主任、俄勒冈州立大学机械、工业和制造工程学院教授卡根·图默(Kagan Tumer)说:“我们正在改变机器人在围栏后面，人类在这一边的想法。”“我们在任何地方都与机器人互动，从工厂到工作，甚至在家里，现在我们开始看到消费者购买人工智能和机器人。了解人们如何与机器人互动，无论是简单的真空清洁机器人还是家庭护理级别的会说话的机器人，关于与机器人互动意味着什么，还有很多问题。”

俄勒冈州立大学的研究人员努力通过强大的合作研究文化来解决这些问题，这是CoRIS的标志。多个学科汇聚在一个屋檐下。还有一个独特的重点是道德和政策。

“这是我们非常重视的事情，”Tumer说。“通常这样的机构有一个研究主任和一个学术主任。我们在部署方面专门有一个政策和道德主管，因为我们认为这很重要。我们是我所知道的仅有的拥有研究生水平的机器人伦理课程的地方之一。我们希望我们的毕业生不仅精通技术，还能理解他们应用到世界上的机器人技术的意义。”

俄勒冈州立大学的CoRIS强调机器人和人工智能的人的因素。研究人员探索机器人在伦理、政治和法律方面的影响，以了解社会和技术破坏的范围和规模，以及它对科学、技术和社会未来的影响。

机械腿运动

随着机器人开始与人类共享相同的空间，伦理和政策变得更加重要。很快他们就会在我们中间行走。

俄勒冈州立大学实验室研发的两足机器人Cassie在校园里漫步时吸引了很多人的注意。这个机器人可能像一对鸵鸟腿，但它的任务不是仿生学。Cassie的开发人员只是想为各种地形和不可预测的环境创造最稳定的腿部平台。

凯西最终进入俄亥俄州立大学并非偶然。为了招募顶级机器人人才，Tumer找到了拥有卡内基梅隆大学机器人博士学位的乔纳森·赫斯特(Jonathan Hurst)。他成为俄勒冈州立大学第一位致力于机器人研究的教师。

赫斯特的兴趣是腿的运动，特别是机械系统的被动动力学。他建立了动态机器人实验室，他的团队设计并建造了ATRIAS，这是Cassie的早期原型。ATRIAS从串联弹性玻璃纤维弹簧中获得被动动力，该弹簧既可作为悬挂系统，也可作为机械能存储手段。该技术基于弹簧-质量模型，这是一种与动物节能跳跃步态相关的理论。想象一下跳弹簧高跷。当弹簧被压缩时，能量被储存在弹簧中。当它膨胀时，能量被释放出来，你被向上推。

“ATRIAS是一个科学实验，”Tumer说。“在现实世界中，它从来就不是机器人。这是在测试模型的理念和机器人被动动力学的工作方式，以及你是否真的可以设计出一个原理非常简单的机器人，可以复制动物的步态。凯西就是这个实验的结果。”

与ATRIAS相比，Cassie每条腿多控制两个关节，即使在站立或蹲伏时也能保持平衡。臀部的全范围运动使Cassie能够驾驶。它的重量也只有前一代的一半，但功率是前一代的两倍，而且更节能。一个密封的系统允许它在雨雪中运行。Cassie的许多组件都是在OSU实验室定制开发的，当时团队无法找到足够小或具有所需性能的现成组件。

俄勒冈州立大学(Oregon State)的分支敏捷机器人公司(Agility Robotics)正在为研究腿部运动的学术团体推销Cassie，称其为一个健壮的双足研究平台。加州理工学院(California Institute of Technology)和密歇根大学(University of Michigan)正在Cassie上测试算法，为截瘫患者开发下一代义肢和外骨骼。Tumer说，除了个人/辅助机器人，创作者还设想了Cassie在包裹递送和搜索和救援应用方面的职业道路。

Tumer说:“我们离无人驾驶汽车已经不远了。”“如果你能想象一辆送货卡车自己开到你的社区，你怎么处理最后的100到300英尺?这时，有腿的机器人会从卡车里跳出来，把包裹送到你家门口，然后回到卡车里，开到下一站。”

Cassie的创造者正在研究一种类似手臂的附属物，它可以携带这些包裹，并在摔倒时自我矫正。因为Cassie最终需要“眼睛”才能看到你的前门，视觉和其他传感器也被提上了日程。

Tumer说:“如果你观察任何房子周围的区域，从路边到人行道，到车道的轻微斜坡，再到房子前面的一两级台阶，这对任何类型的轮式机器人来说都是危险的。”“当你能让一个有腿的机器人和一辆自动驾驶卡车配对时，你就成功了。能够在为人类设计的环境中行走将是一件大事。”

多机器人协调

OSU的另一个重要研究领域是多机器人协调，这是Tumer的主要关注点。他说，许多有趣的现实场景需要多个机器人，或者人类和机器人一起工作。搜索和救援行动就是一个例子。

“你可能会使用无人驾驶飞行器(UAV)寻找残骸。你可能有无人驾驶的地面车辆(UGV)四处移动。你可能有有腿的机器人。你会有很多组件做很多不同的操作，”Tumer解释道。“关键的方面是我们如何确定每个机器人应该做什么，让团队做你想让它做的事情。确定你需要为所有这些不同的机器人提供的目标是我们研究的关键部分。”

图默说，多机器人团队中的不同机器人需要对它们要完成的任务有一定程度的意识，这样它们才能决定如何为团队做出最好的贡献。他的团队正试图将这种高水平的协调能力赋予机器人。

水下机器人

Tumer在多机器人协调方面的研究也可以应用于水下机器人。俄勒冈州立大学有一个强大的海洋学部门，他们与CoRIS合作，特别是与俄勒冈州立大学教授Geoff Hollinger博士合作，他专注于水下自治。

“我们用机器人做了很多水下科学，”图默说。“这都是关于海洋的健康，看看河流是如何带来水和沉积物的，以及它们是如何传播的。有很多研究问题是关于我们的环境是如何被我们所做的一切所影响的，从河流径流，到藻类，到其他一切。我们的智能滑翔机团队正在为我们的科学家收集信息。”

这些“智能滑翔机”或自动水下航行器(AUV)看起来像小型鱼雷，但没有发动机。它们随着水流滑行，而不是自行推进。船上的传感器收集不同深度的海水盐度、温度、营养物质和氧气浓度的数据。这种滑翔机可以自主改变浮力，潜入1000米深处，几小时后浮出水面，通过卫星广播数据和位置。他们每六小时左右重复一次这个过程，连续几周每天24小时收集数据。

俄勒冈州立大学的研究人员还为海底滑翔机配备了生物声学传感器，利用它们独特的声学特征来识别不同种类的海洋动物。这有助于科学家研究捕食者和猎物的分布，以及它们与海洋条件的关系。

由霍林格和机器人决策实验室开发的先进控制算法使滑翔机和其他auv能够更有效地导航强水流和环境干扰，并对环境线索做出反应。使智能auv能够在人类潜水员无法到达的环境中收集信息，对于维持渔业、保护海洋生物和了解气候变化具有长期效益。

研究人员表示，随着越来越多的机器人系统进入我们的水道、街道和家庭，我们将需要正式的验证和测试手段，以支持更大规模的部署。

机器人验证和测试

卡内基梅隆大学机器人研究所所长马夏尔·赫伯特(Martial Hebert)认为，未来5到10年，机器人技术不那么令人兴奋，但可能是最关键的研究领域将是集成、验证和测试。随着人机交互成为我们日常生活的一部分，这一点尤为重要。为了说明他的观点，赫伯特用飞机工业做了一个类比。

他说:“乘坐飞机的公众会感到安全，因为我们有150年的经验，这项技术已经经过了验证和测试。”“我们还没有这些用于人工智能和机器人的工具。我们如何为那些随着时间的推移不断学习，不断适应的系统做到这一点呢?谁的系统依赖于他们用来学习的数据?对于一个与人有复杂互动的系统，我们该如何做到这一点呢?对于这个相对较新的机器人领域，我们还没有这些工程工具来保证这些系统的性能和行为。这是我们在日常应用中需要用到的。正是这些最佳实践和正式工具的集合，我们才需要建立一个真正值得信任的系统。”

信任将在接受智能自主系统方面发挥关键作用。我们可以信赖的系统来照顾我们的亲人和我们最脆弱的人群，我们的孩子，我们的老人;机器人可能会分享我们最私密的空间;系统将能够访问我们的私人数据、日常活动的细节，并了解我们的对话;我们将放弃对机器人系统的控制。为此，他们需要赢得我们的信任。我们拥有机器人的美好未来就靠它了。研究人员正在帮助我们实现这一未来。

Tanya M. Anandan是特约编辑机器人工业协会(RIA)和机器人在线．RIA是一个非营利性的行业协会，致力于通过机器人技术和相关自动化来提高北美制造业和服务业的区域、国家和全球竞争力。这篇文章最初出现在RIA网站上．RIA是CFE媒体内容合作伙伴推进自动化协会(A3)的一部分。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

原始内容可以在www.robotics.org．

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