互动科普

机器人清洁工

我们普通老百姓也用得起机器人!

George Musser

不知多少年来，工匠们总是说他们的方法可以减轻家务劳动，但人们对这些说法早已不感兴趣。7年前，在我研制第一台机器人时，人们就不停地问：“它到底能干什么呢?”我解释说它最终要用于地板吸尘。我也许应该诚实地说：“没太大用，但它一定很酷，对吗?”这些年来，我的发明在用于干大部分基本工作(如沿直线行走)时，仍然存在困难。在减轻家务活方面，我的关于这个机器人有用的说法其实没有多少份量。

至少我还不算单枪匹马，在工艺史上，难得有哪个行业像家用机器人这样吊人胃口，这样姗姗来迟。回首20世纪80年代早期，那时计算机正从少数爱好者的玩物变成市场庞大的应用产品，而看起来机器人也将步其后尘。在IBM公司的PC机问世不久，Heathkit公司著名的“英雄一l”机器人软件包就在1982年推出了。当时“Entrepreneur”杂志预计，到1990年家用机器人市场将达20亿美元。今天，第一代PC机已进了博物馆，而“英雄一l”仍然处在工艺阶段。

机器人研制者们都对过去的历史一清二楚。当使用个人电脑时，我们就进入了一个计算机的世界。如果某件事它们不能做，或者它们崩溃了(这太糟了)，那我们就必须解决。而如果机器人进入了我们的世界，出现诸如地板不平整，人的腿在中间碍事，甚至照明条件改变，则机器人必须能解决。超大的计算能力并不一定有帮助，相反，越复杂一般意味着适应性越差。

经受了一系列挫折之后，机器人研制者已经学会了把事情简单化。麻省理工学院教授、机器人研究专家A. Brooks在20世纪80年代引入了一种新的机器人编程，用便宜的传感器直接触发基本行为。当时的大多数机器人软件包都采用了这种方式(如Lego Mindstorms)，而一种相似的设计理论则让人们重新看到了家用机器人的前景。

应该承认，有些产品是通过放弃大包大揽的功能而实现简单化的，日本索尼公司的爱宝(Aibo)机器狗就是经典事例，而像机械割草机和池塘挖泥机这类产品，则定位在高度受控的情况下完成简单任务。紧接着的下一步工作，就是在高度无控的情况下完成简单任务，真空吸尘就是这项工作中的显而易见者。过去的几年中，不少公司曾允诺会攻克地板清洁机器人难关，少数已经不负众望地实现了诺言。

除了Dust Bot外，日本托米公司(Tomy)制造的第一个既便宜又智能的真空吸尘家用机器人是Cye。Cye是l999年由驻匹兹堡的普洛波第克斯所研制推出的，是机器人中的“苹果2代”：只要将它从盒子里取出来插上电源就行了。2000年秋，我试验了一台这样的机器人，它大概有烤面包炉那么大，装有两个轮子。一对计程仪用来计量它的行动，还有一个凸出的转换器用来感应所撞上的物体。为了证明其效用，它还能牵引一台垂直放置的小型真空吸尘器。

人能够用电脑通过无线方式来操控Cye，并且Cye真正出众的就是它的桌面软件。当机器人到处瞎闯时，它传输计程仪的读数，然后由该软件来定位。该软件可以对机器人的不确定位置进行关键性的跟踪；机器人能够定时根据位置确定的物体(如墙)来重新定位自己，以减少错误。人们能够给一间房间绘图，自动地计算出从A点到B点的路程，同时指定没有Cye的区域——在家或办公室均能随意掌控，每个人都能分享你的机械化热情。

虽然Cye具有很好的操纵性，但它主要还只是对那些小机械迷有吸引力。该公司仿佛失去理智般地将原价700美元的Cye涨价到2700美元，从而延缓了它的实用推广。它的绘图软件趋于崩溃，吸尘制式也很粗糙，机器人只能在一个矩形面积内来回地打扫，并且在避开障碍物方面表现不理想，让我都觉得无趣。如果没有其他感应器，或者不支持人们自定程序，Cye几乎不具备连初级软件都能提供的丰富动作。

2002年10月，Brooks教授自己的公司——iRobot公司推出了为真空吸尘而量身定做的Roomba机器人。首席设计师约瑟夫·琼斯是1993年出版的《移动机器人：开启执行的灵感》一书的作者之一，而且该书至今为止仍然是入门爱好者的一本最佳指南，也就是这本书引导我入门的。这本书的主要课题就是“地毯武士计划”，脱颖于琼斯从前为麻省理工学院一场竞赛而准备的一个清洁地板的机器人。四年前，他和机械工程师Paul Sandin最终争取到了公司的支持，将其化为了现实。

Roomba大体上有汽车轮毂罩大小，重约3千克。其主要除尘机制基本上与Bissell地毯除尘器(一种在大学宿舍常见的地毯除尘器之一)相同。它的一种锯齿形线圈形成笼状，以防止旋转刷受制于地毯边角部分。安装在边缘的缩小了的打草器能将墙根的尘土飞速掸开。在它的后端是由一条狭槽所连接

的两个橡皮清洁叶片，此项设计是为了吸掉灰尘和毛发，所以也可称为“微型吸尘器”(琼斯声称蓄电池并不能带动整个吸尘器)。所有的灰尘最后都收纳到一个塑料容盒里。

唯一的控制键是一个“开”键和三个表示“大、中、小”的按键。当你按下一个键后，Roomba开始旋转运动；隔一会儿，它开始直线运动，一旦撞上物体才转向，有时直接转回房子的中央，有时沿着扇形的路径以找到墙线。整个效果形成一种随机无序的行走路线。半个小时正负10分钟(根据房间大小)，它就宣布胜利完成清扫工作并停下来。你也能用一个内置提手将它拎起来而实现制动。用后电池充电大约需90分钟。

我在装有短绒地毯和硬木地板的空房子里和有家具的房子里均试验了Roomba，它既没有损坏也没有撞到任何物品。它能通过转向或暂时给齿刷断电的方式使自己从电线的缠绕中脱身出来，这是它最出类拔萃的地方。它用来检测清扫量的下指红外线感应器，也即边际探测器的工作也是可圈可点的。不论我怎么努力想让Roomba从楼梯上摔下来，可总也不能得逞。我甚至还将它放在饭桌上让它清理面包屑。

Roomba能“啧啧地吃掉”大多数的垃圾污物，但它并不能替代人们对手工真空吸尘器和扫帚的需要。iRobot公司也很明智地没有宣扬Roomba能替代人力。该机器人的致命弱点就是它用来防止地毯边角陷住齿刷的线圈。在工作了两圈后，此线圈就拉断了，公司不得不给我送了新的过来。即使备有此线圈，它也还远说不上完善。尽管它通常都能从细线的缠绕中自救出来，但“通常”并不表示100％：在每一轮运转中至少都有一次被陷。你并不需要不时地观察Roomba的工作情况，但是你最好在它附近以便随时提供帮助。平心而论，Roomba比单纯的小机械工具的水平高，但高得有限。它的最大突破就是定价只有200美元，是一个不需征得配偶同意就能自作主张购买的价位。

Roomba很类似于2001年l1月由瑞典家电制造商伊莱克斯(Electrolux)推出的另一种机器人Trilobite。伊莱克斯并没有理会人们一再要求一个示范模型的请求，也没有在瑞典范围外销售Trilobite，但我在今年秋天去瑞典参观时在一个商店里测试了一下它。Trilobite的特色是动力更为强劲且能更好地保护地毯。因为配有声纳装置来探测障碍物，所以它几乎不会与任何物体相碰撞。同时它的定位跟踪器能帮助它回到原位，并且在需要充电时自己插上电源。但美中不足的是，它没有边际探测器，只能依赖于人在危险地点附近放置的磁条。更糟的是，它瑞典14000克郎(相当于1500美元)的昂贵价格不太可能得到您另一半的首肯。

看着这些机器人在房里跌跌撞撞地工作，能让你重新认识到家务劳动有多难。它需要机敏能力、对不确定性的忍耐力和先进的样板匹配能力，而这些能力正是大草原进化所赋予我们的天资。与其制造一个机器人来做这些事，我怀疑人类自身的角色被颠倒：将来的某个电子控制物种可能会雇佣人类来为他们打扫房间。

[任嫣／译  李子／校]