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恰當應用機器智能和協作的優勢,設計出真正的人機共生——這是人機互動的最佳境界
標簽:LOGO設計
發表日期:2019-06-18 13:36:12     文章編輯:admin     瀏覽次數:27

帶有動力輔助系統的裝置,如剎車和方向盤,是人和機器自然協作的基本例子。得益于現代電子科技的發展,人機之間發展出更多的合作。以“酷博特” [17] 或“協作機器人”(Cobot or Collaborative Robot)為例,它由埃德·科爾蓋特(Ed Colgate)和邁克·佩什金(Michael Peshkin)兩位教授在他們任教的西北大學智能機械系統研究室發明??岵┨厥侨藱C之間自然互動的另一個絕佳例子,類似于馬與騎手的關系。當我要求佩什金教授講講酷博特時,他是這么說的:

最聰明的物件 [18] 是那些能與人的智力互補的,而不是嘗試超越人的。就像最聰明的老師一樣。

酷博特的亮點在于人與機器之間共同控制、共享智慧。機器人專注于自身優勢,操作者則發揮人類所長。

我們最先把協作機器人用于搬運貨物、汽車組裝和倉儲業務方面??岵┨刎撠煂ふ掖鎯臻g,好讓人能夠迅速準確、不費力地把大件物品放妥。如果大件物品沒有固定的存儲空間,工作人員可以用他們的視力、靈巧的手腳和解決問題的技巧去移動那物品。如有必要,他們還可以把物品沿著一個導向平面往上推??岵┨厥且粋€精彩的人機共生的例子,由于使用者也參與其中,利用協作機器人,就像日常操作那樣搬運和移動物體。唯一不同的是這些物件可能很重,但由于協作機器人的幫助,搬運和放置不需要操作者費太大力氣。這個系統會放大力量:操作者只需要施加很小的、力所能及的力量即可,其他的工作由機器人來完成。操作者覺得好像自己在完全控制機器人,甚至不覺得背后有機器在幫忙。另外一個例子,將協作機器人技術應用在汽車生產線上,幫助工人安裝汽車發動機。一般來說,要提起像汽車發動機這樣的重物,必須要靠人工控制的高架提升機,或者可以自動完成工作的智能起重機。如果用協作機器人,工人只需要把繩子和鉤子掛在發動機上,然后輕輕一提就行。發動機非常重,一個人根本提不起來,更不用說用一只手,但協作機器人能夠感應到提升的力量,然后提供升舉發動機所需要的力量。當工人要把發動機移位、旋轉或是再放低一些,他們只需輕輕地提升、推移、旋轉或往下拽拉;協作機器人能感應到這力量,然后把力量放大到足夠完成任務的程度。結果就是完美的人機合作。工人們并不覺得他們使用了機器,而是以為自己在移動發動機。

酷博特還可以被設計得更加先進、成熟。例如,如果發動機不應該朝某些方向移動,或者不能沿著某些規定的路徑搬運,協作機器人的控制系統可以設置虛擬的墻壁和路徑,如此一來,操作者如果把機器人往墻壁的方向推,或者偏離規定路線,協作機器人就會拒絕執行,不過會以自然、客氣的方式拒絕。事實上,工人可以利用這個人工假想墻作為幫手,比如先把發動機隨便推到“墻邊”,然后沿著這設定的墻移動機器。這種人工的范圍設定操作起來感覺很自然,會讓人以為好像真的有一道墻存在,使用者并不會感到機器在強迫你操作。因而你可以自然地避免越界,或者使用它作為指引,有意沿著“墻”移動機器,以保持直線路徑。下面是酷博特的設計者對這種可能用途的說明。

令人興奮的可能應用 [19] 之一:用電腦程序設定一些限制。例如,用來作為限制移動的實體墻,可以有效地起到導向作用,極大地改進一些任務操作性能,如“遙控插配作業”(peginhole)。另一個例子是使用“魔術鼠標”(Magic Mouse),一種電腦界面操控設備,可以將操作者的手勢導向有益的方向。例如,可以避免鼠標滑出下拉式菜單。第三個例子是機器人外科手術系統,是機器人幫助導引外科醫生手中的手術器械。第四個例子是汽車裝配生產線,即利用事先設定好的限制條件幫助工人將大型配件,如儀表板、備胎、座椅、車門等,無碰撞損傷地移動到目標位置。協作機器人是動力輔助(powerassisted)系統大家族中的一員。還有一個例子是那種動力驅動的機械外骨骼(exoskeleton),這是一種可以穿在身上的外殼式的衣服或機械式的外骨架,就像酷博特一樣,它能感測到人的動作,然后將動作的力量放大到所需的程度。機械外骨骼目前尚未實現,還停留在概念階段。這一類未來機器人的擁護者認為,這類裝置能用于建造房屋、撲滅火災和其他危險環境的工作,讓人可以提起重物,跳得更高更遠。它們還有益于殘疾人的物理治療,讓他們恢復正常的體力,同時還可以提供康復訓練,最終增強病人的力量,順利完成康復流程。與駕馭馬匹的比喻用在汽車控制上非常類似,控制韁繩松緊變化的概念也能應用在這里,醫用康復外骨骼也能夠隨著病人控制程度的變化而變化,即病人主導為“拉緊韁繩”,機器人主導為“放松韁繩”。

自然互動的另一例子是賽格威個人代步車(Segway Personal Transporter),這是一個兩輪的個人運輸系統。賽格威代步車聰明地設計出人機共生,它可以同時支持行為控制和人類的高級反應控制。人站在代步車上面,代步車就自動保持人和機器共同平衡。當你上身往前傾,代步車就往前移;往后傾,代步車就停下來。同樣地,想轉彎,稍將上身傾向于要轉的方向就能實現。代步車比自行車好用,而且自然。然而,就像馬并不適合所有人一樣,賽格威代步車并不適合任何人,它要求使用者具有一定的技巧和注意力。

我們來對照一下比較自然的人機互動,如馬與騎手、酷博特與工人,或者人與賽格威代步車;比較刻板的人機互動,如飛機上的駕駛員與自動駕駛系統,或者駕駛者與汽車的定速巡航系統。在后者的互動中,設計者假設操作者會慎重地設定控制條件,開啟系統,然后由系統自動去運作——直到系統出了問題,這時,操作者就得立刻去解決影響了自動操作的問題。

本章節所提到的一些自然的、反應性的互動案例,說明了恰當應用機器智能和協作的優勢,設計出真正的人機共生——這是人機互動的最佳境界。

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