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Servo的内容主题范围很广，从可编程逻辑，到步进马达基础、无线电通信基础、机器人基础知识、自助操作、闭环系统、语音识别、视觉添加等，到产品和图书评论，构建自己的Bot和系统项目等等。诸如DARPA、机器人世界杯足球赛、FIRST、ComBots、水下机器人挑战赛等等活动的报道。
书名：机器人爱好者 （第6辑）
ISBN：978-7-115-47067-6
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• 著 [美] Servo 杂志
译 荣 耀 田 力 雍 琦 陈国君 等
责任编辑 陈冀康
• 人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
• 读者服务热线：(010)81055410
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本书是美国机器人杂志《Servo》精华内容的合集。
全书根据主题内容的相关性，进行了精选和重新组织。全书内容分为4章：第1章介绍了机器手技术的发展、自动驾驶汽车和机器人的危险性、理想的家用机器人和未来的机器人等主题；第2章是自己动手制作无人机专栏文章（第二篇）；第3章是自己动手制作水下机器人专栏文章（第一篇）；第4章是全球机器人领域最新的研究动态和资讯，还介绍了波士顿动力机器人研究的最新进展。
本书内容新颖，信息量大，对于从事机器人和相关领域的研究和研发的读者具有很好的实用价值和指导意义，也适合对机器人感兴趣的一般读者阅读参考。
Tom Carroll撰文 雍琦译
我最近在《连线》杂志上读到Clive Thompson写的一篇有意思的文章：《还差一双手，机器人就真得活起来了》。他重点说到了在韩国的举办李世石和AlphaGo的围棋对战，后者轻松取胜。就“物理”形式而言，围棋不过是把棋子一个个地放到19×19的棋盘上，被敌方围住的棋子要从棋盘上拿走，最后哪方占的地盘多，哪方就获胜。而在围棋人机大赛中，AlphaGo的棋子都要由人类来帮助落到棋盘上。
人工智能在围棋比赛中战胜人类，这绝对是个大新闻。计算机程序一向被认为不擅长围棋这类游戏，更别妄想战胜大师级人物了。因此，AlphaGo获胜的意义重大，超过了当年深蓝在象棋棋盘上战胜Garry Kasparov的意义。不过，Thompson在他的文章里笔锋一转，谈到一个挺尴尬的问题：摆放棋子。这对人类来说轻而易举，但却让机器人犯了大难。
图1是Zohar Lazar创作的一幅漫画，机器人因为不会摆放棋子，紧张得脑门发汗，鼻涕眼泪直流。这当然是漫画的夸张，机器人既不会发汗流泪，也不会慌张发抖。但是，对机器人来说，操纵简单的物体并不像人想得那样简单。
图1 Zohar Lazer在《连线》杂志发表的机器人漫画
让我们把视线转向国际象棋风靡全球、热火朝天的那段历史。那时候，有一家名为Novag的公司发明了一种新的国际象棋玩具——Robot Adversary（图2）。这种玩具是在1982年面市的，主要由一个Zilog Z-80微处理器和一个简单的机器臂组成。它的机器臂悬在棋盘上方，可以沿X或Y轴移动，并在Z轴的方向上落子/取子。
图2 Novag的Robot Adversary国际象棋玩具
加州圣塔安那高级计算机产品公司（Advanced Computer Products）的老板Dave Freeman送给过我一台Robot Adversary。有一位朋友玩坏了它的机器臂，我曾想把它修好，但未能如愿，不过我到现在还保存着它。机器臂的前后两截都悬在棋盘上，前截直接控制机器手的上下移动，跟人类摆棋子的方式差不多。机器手有3个手指，可以张开到120°。1982年的时候，机器人才刚刚开始走向大众，可以想见Robot Adversary在当时有多么酷炫。
即便是现在最好的机器手，仍然完全无法与人类的手媲美。我先举一些例子，再作讨论。看看你自己的手吧，每个手指都动一动，做一个Spock船长在说他的经典名言“生生不息，繁荣昌盛”时经常做的手势：瓦肯举手礼（图3）。请注意，中指、无名指、拇指都是分开的。做出这个手势足以说明你的手非常灵活。
图3 《星际迷航》里Spock船长的瓦肯举手礼
我们的手指不仅仅是会卷曲和会朝各个方面转动而已。我们的手可以紧握棒球棍，也可以操纵游戏杆；可以只卷起手指上端，也可以全部握起来；还可以做出瓦肯礼举手礼那样的姿势。当握紧拳头的时候，可以感受到手腕处的紧张感。没错，我这里是在说一种不可思议的机械结构。
我没必要在此重复几年前已经说过的人手生理学，而是想从机械人的角度谈一谈“终端受动器”。
最早的工业机器人都是为特定任务设计的，它们的机器手也是如此。WhatIs.com网站曾如此描述“终端受动器”：
“对机器人来说，终端受动器是指连接在机器臂上的设备或工具，如同人的手臂末端连着手一样。终端受动器作为机器人的一部分，承担与周围环境互动的功能。它的结构以及驱动它的软硬件，都取决于机器人的整体设计。在制造业领域，机器臂一旦调试好，可以在不调换终端受动器的辅助硬件，不调整软件功能的情况下，完成特定的几种作业。如果机器人的任务是要抓取物体，那么机械爪就是最合适的终端受动器。如果机器人的任务是旋紧螺丝，那么终端受动器就要换成会旋转的那种。”
从这段描述里你可以看出，终端受动器形式不一，可以是扳手、螺丝刀，也可以是机械爪。不知你记不记得，《星球大战》里的R2D2机器人拥有一套工具，或者也可以叫探针（图4）。用这套工具，它可以接入死星上的计算机系统，下载数据。在我看来，R2D2的工具与其说是数字化的，不如说是机械化的。不过电影里的英雄还是借此发现了死星的弱点，并躲过了惨遭垃圾挤压器蹂躏的厄运。这种具备基本功能的机器手，是工业机器人和家用机器人都需要的。
图4 《星球大战》里的R2D2机器人利用工具潜入死星数据库
在细说机器人的操作能力之前，我得先说一说在移动机器人上常见的两种机器手。PR2机器人使用的平行机器手（图5）是一种很流行的设计。正如它的名字所示，这种机器手的两根手指不管怎么动都呈平行状态。另一种流行的设计称为“钳式”，可以沿单轴或双轴开合转动，单轴的像钳子，双轴的则像爪子（图6）。
因工作要求的不同，机器手的样子也不一样。有些机器手具有内部扩展功能，例如用橡皮气囊代替特定的机器手，而在橡皮气囊上可以挂载端咖啡的盘子，或是其他各种各样的工具。
图5 Willow Garage公司的PR2机器人用它的机器手小心地举地一个箱子
图6 ServoCity的水平式机器手
图5中的机器人是Willow Garage公司的PR2机器人，从设计到制造都很精巧，售价约为40万美元。这张图片取自IEEE综览网上机器人栏目在2016年6月的一篇文章——《PR2机器人学会了抓取难以抓取的东西》。PR2遇到了一个大箱子（图内绿色区域所示），有点无奈地瞧了一眼自己的平行式机器手，琢磨着该怎么办。幸好，箱子一侧的中部开有一个小孔。PR2的肩部储藏着一个销子，它的手正好能够着，拿这个销子插入箱子上的小孔，就能把箱子举起来了。
图7展示了PR2如何用15分钟时间叠好一块毛巾，这对人类来说不过是几秒钟的事情。但是，PR2在这方面已经很成功了，还很少有机器人能做得如它一样好。
上文所说的举起箱子这种事情，对你我来说都很简单。我们会观察箱子，判断它与我们的角度及以销子插入的角度，还能看出销子的形状粗细与开孔是否匹配，开孔的深度够不够。我们会先把销子放到洞口，然后小心地慢慢地把它摇进去，直到完全插入。
上述步骤，同我们把用好的钻头放回工具盒差不多，当然工具盒一般会有两层。如图8所示，找到钻头的位置并放好只要几秒钟就可以了。我们把钻头滑入第一个洞口，然后把工具盒稍微摇几下，钻头就会自己滑入第二个洞口。这样简单的事，对机器人来说可是非常不容易的。PR2不但要配备内置一系列算法的复杂的视像系统，还得身边正好有合适的销子可以用。
图7 凭借平行式机器手与成熟的视像系统配合，PR2能叠毛巾
图8 稍稍摇几下工具盒，就能让钻头滑入正确位置
不知道你有没有参观过现代化大型工厂，就是那种各个生产环节中都使用自动化设备的工厂。在这种工厂里，有的机器人负责喷漆，有的负责点焊，有的负责气割/气焊，有的用真空式抓手，有的用扩展式抓手，真可谓不一而足。每种工作任务都由专门为此设计的特定机器手完成，而没有一种所谓的“全能”机器手能把所有的活都干了。
不同于机器人，人类是有血有肉的，没法换手。我们总不能打高尔夫球时用一种手，缝高尔夫T恤时再换一种手。说实在的，我们根本不需要换手，因为我们的手是全能的，干什么都不在话下。上一分钟在搬运刚刚锯下来的大块木材，下一分钟就能精巧地把插入皮肤的木刺挑出来：这是人手的能力。
视觉是人类最重要的感觉，我们得先看到某样东西，才能谈得上对它做点什么。那在漆黑一片的环境里怎么办呢？只好借助其他感官了，例如触觉。你有没有碰到这样的情况：钻到车底修车子，身子基本动不了，但需要换一个能卸下启动马达镙栓的扳手？
你知道扳手放在腰部附近，凭感觉抓到了两把，再拿手指伸到扳手开口的地方试一试大小，就知道了大的那把是适用的。是的，你猜对了，就是它。
现在，试着想象一个更复杂的任务，例如，拆开再装好一把手枪。图9展示的是P229手枪拆开后的样子，很复杂吧。想象你在一个伸手不见五指的战场上，你的AR-15冲锋枪掉到泥潭里了，需要当场拆开清理，还得按原样装好。可能你已经训练过无数次拆装冲锋枪了，但在战场上情况却不一样，这是性命攸关的事情。
图9 SIG P229手枪拆开后的样子（Reddit.com）。你能在黑暗环境下装好它吗
人手的触觉功能可以帮助你完成任务。你的手指能够感知冲锋枪的每一个部件、弹簧、螺丝，还知道它们各自的位置应该在哪里。机器人能做到吗？
小狗小猫有时会拧着脖子脑袋抓背上的痒痒，有时则会用后爪把自己全身撸一遍。看到了吧，没有臂膀的话，手或爪子基本上也就没用了。
人手基本上可以摸到身上的每一个部位（背上有些地方可能不大好摸到）。它当然比猫爪或狗嘴有用多了，不仅因为有5个灵活的手指，还因为有手臂的帮助和指挥。
不论机器手有多么精巧特殊，如果它够不到应该够到的地方，那就一点用都没有。我曾在中学机器人俱乐部里教孩子们设计格斗机器人，然后参加机器人格斗比赛。赛场上，交战双方相互推拉，谁掉出边线谁就算输。VEX ClawBot曾是我们的设计参考（图10）。
孩子们设计的机器人同ClawBot差不多，其机器手只有一个运动方向，要么是水平的（如图10所示），要么是垂直的，而不像图11中的机器手那样可以旋转。而且，孩子们往往直接把机器装到机器人身上，而不考虑机器手的升降问题。
我们把组装好的机器人放到场地上试了试，看看它能不能定位并攻击对手，机器手的开合正常不正常。孩子们很快发现，只有一个运动方向的机器手（特别是还不能升降的话）基本上无力发起有效攻击。他们这才认识到，合适的机器臂（特别是能多向旋转的）对于机器手来说是致关重要的。
图10 VEX ClawBot
图11 VEX Claw套装，带有孤度的平行式机器手
或许你已经试过做瓦肯举手礼的手势了，可见我们的手确实很灵活吧。再试着动动你的手臂吧。你会发现，我们的肩膀能前后旋转180度，这比绝大多数机器人灵活多了。而且，它还能向外转动90度。再试着动动胳膊肘，它的前后摆幅度可达150度，还能作90度旋转。我们的手腕也能做出远比机器手多的姿势。我们的两根腕骨（桡骨和尺骨）控制手腕和手掌的90度旋转，不会像机械手柄那样笨拙。
我们的手腕可以顺两个方向转动，上下90度，左右45度。凭借手臂多达7个的转动角度，人手的活动能力比机器手强多了。
可能你会认为，把一个像人手一样复杂的机器手装到具有9个转动角度的机器臂上，它就能拥有如同人手一样的能力了。但事实并非如此。机器臂是怎么移动机器手到指定位置的呢？是依靠复杂的连续路径程序和算法。机器人可以把物体从A处移到B处，在此过程中，它只需要移动机器臂，而不需要移动身体，也不需要移动待装配的对象，例如汽车。数十年来，算法和程序一直是工业机器人的有机组成部分之一。
我再举一个例子。试想一下，在一个午夜，你突然觉得脚脖子有点痒。尽管这时你正处在半醒半睡之中，但是你基本上会熟练地把手伸进被窝，挠到那个痒的地方，而这对你来说稀松平常，不需要花什么特别的功夫。就算第一次没挠准，稍微摸索一下也就摸到了。难道你脑袋里装着两条“连续路径程序”吗？当然不是。你只是对自己的身体已经非常熟悉了，一切都是水到渠成的。
请别误会，上文并不是在讲人体生理课，我只想试着比较一下机器手与人手的相似及不同之处。
两者最大的不同之处在于力量大小。普通人单手可以举起45千克的东西，而机器人需要自重450千克才能做得到这一点。机器手的优点在于，可以极其快速并连续重复地移动，而且操作精度非常高。
机器手的上述优点是人手所不具备的。不过，很多大型机器人需要外置液压或气压泵为机器臂提供额外的动力，而人类臂膀和手的全部动力都只来自肌肉。即便是全电动机器人，在力量上也比不过相同体形的人类。
长久以来，存在着一个对机器人动力和能力的误会。电影作品都把体形跟人差不多的机器人表现得神通广大，丝毫不在乎实际情况是怎么样的。40年前的老电视剧《Six Million Dollar Man》里有一个情节，IMDb是这样说的：宇航员Steve Austin（图12）受伤后，“四肢和身体组织得以重组，并以核能为动力，成为一名超级探员”。
我们都知道，核能如今在电力、船舶和潜艇等设施上广泛使用，但使用方式跟用煤炭和燃气产生电力没什么区别：把水烧成蒸汽，驱动转子。我从没见Steve Austin在以每小时96.5千米的速度跑步时，身上冒出蒸汽；也没见他举起汽车时，身体向外排水。即便是重达1000千克的价值数百亿美元的好奇号火星车，其放射性同位素热发电机（radioisotope thermoelectric generator，RTG，图13）产生的电力也只有125瓦，而其热源是钚238二氧化物。
图12 电视剧《Six Million Dollar Man》里由Lee Majors扮演的宇航员Steve Austin上校
图13 好奇号火星车的放射性同位素热发电机，就是伸到后轮外面那个
以核反应堆或放射性同位素衰变产生电力的优势在于，只需要极少的原料就能维持很长时期的工作。顺便说一下，美国现有的钚238只有5.4千克，就别指望拿它在机器人身上派什么用场了吧。电池容量和密度至今仍是机器人的阿基琉斯之踵。
尽管机器手有上述种种不足之出，但也不是没有好消息。机器手确实在一些方面取得了真正意义上的进步，我说的不是什么科幻小说里的核动力机器手，而是真正实用的机器假肢。如图14所示，这是华盛顿大学的Zhe Xu和Emanuel Todorov发明的仿生手，它在某种意义上揭示了以机器手代替人手的终极目标，被认为是迄今为止在外形和运动学上最接近人手的仿生手。
图14 华盛顿大学的Zhe Xu发明的机器手，见IEEE综览网站
图15所示的是Touch Bionics公司发明的i-Limb Ultra Rev 3仿生手，可以用手机应用控制。Touch Bionics公司介绍说：“这是第一款可以用手机应用控制的上肢前臂仿生设备。它的每个手指的力量都可以精确到以个位数调节，而它的大拇指更是可以通过电极贴片感应人手的肌肉活动。贴片可以感觉4种不同的肌肉信号，手指做出相应的动作，就像手机的快速拨号键那样方便。”
仿生肢体的发展在近些年突飞猛进，很多机器人装上了仿生肢体，连接到神经网络，可以通过人脑直接控制。可惜的是，仿生肢体限于驱动力不足，还不能完全替代真正的肢体，人们还只是把它当成一种工具来使用。
不过，更大的突破可能即将到来。美国食品药品管理局（FDA）已经宣布，批准DEKA 仿生手上市。DEAK是第一种能依据肌肉信号做出精细动作的仿生手。
有很多大学和公司一直致力于仿生手的研制，希望能改善失去肢体的残疾者的生活状况。Dean Kamen是众所周知的科技启发与认知（For Inspiration and Recognition of Science and Technology，FIRST）项目的发起人——该项目致力于推动年轻一代对科技的理解、运用和兴趣；他也是Segway（一种双轮平衡车）的发明者。
Kamen还在新罕布什尔州的曼彻斯特市创建了DEKA集成方案公司。很少有人知道，Kamen最大的贡献在医疗领域，比如他的“DEAK仿生手，是隶属于DARPA领导下的革命性假肢项目，目的在于研制完全近乎人类肢体的假肢。”
在Kamen看来，DEKA仿生手（图16）是截肢者的福音，完全可以代替如今仍在广泛使用的分开式挂钩（split-hook)假肢。
图15 i-Limb Ultra Rev 3仿生手
图16 DEAK仿生手
这篇文章不是要贬低目前机器人发展的现状，也不是轻视专业研究人员和业余玩家作出的努力。相反，与机器人相关的科技正在得到长足发展。
本文的目的在于，指出目前的机器手相比人手而言的不足之处，促使读者思考怎样把人类肢体的丰富功能和强大能力移植到机器人身上。机器人科技的发展仍有巨大的空间，这是值得欢欣鼓舞的事情。
机器手可以是简单的，同时又是多功能的，例如前面介绍的图14里的UW仿生手。又比如图17所示的NASA研制的CAM机器手，是专为RoboSimian机器人设计的多功能机器手，而RoboSimian又是专为DARPA的机器人挑战赛（DRC）研制的。
图17 NASA为RoboSimian机器人研制的CAM机器手
Tom Carroll撰稿 李军译
媒体报道了这一新闻：一辆特斯拉Model S汽车在自动驾驶模式（autopilot）下，在佛罗里达州发生一起车祸，导致一名40岁的驾驶员身亡。在自动驾驶汽车行业，第一次发生这种事情。在另外一起事件中，警察使用一个机器人杀死一名狙击手。这两条新闻的标题分别是“机器人汽车第一次导致用户死亡”和“警察初次使用机器人杀人”。看到这种标题，有些人会问，自动驾驶汽车真的是机器人吗？好吧，它们使用大量的传感器，从智能相机到LIDAR、RADAR，还配有高级计算机并能够驱动制动器去控制方向盘、刹车并且根据外围的道路环境来控制速度。你说它们算是机器人吗？
不同的新闻媒体分别涌向这些独特的新闻事件，很多媒体甚至还没有收集齐所有的相关事实，就开始新闻报道。我敢打赌，诉讼律师已经开始关注这一起汽车事故，并且司机的家人也拭目以待。另一方面，辩护律师也在准备一场长期的、持久的战斗。伦理专家也已经在讨论机器人使用致命武器杀死嫌疑人的事情。什么时候才是个头？
在《机器人爱好者（第4辑）》的文章中，我提到过技术失效的情况，并且详细介绍了当一个人进入机器人的保护性工作区域而没有锁定机器人的功能，是如何导致意外死亡的。我想要深入到这种类型的“失败”中。我首先给出这些负面的介绍，因为这些类型的场景似乎正是我们在以前那些日子里做事情的方式。
好在，头脑冷静的人加入到争辩之中，并且让双方都冷静下来，因而应该会提出一个双方都赞同的解决方案和结论。但愿如此。
同时，普通的市民将会站在他们办公室的咖啡机旁，一边啜饮着咖啡，一边抛出自己对于这种两难境地的看法和解决方案。回顾一下特斯拉的事故，我就可以想象出各种对话。“谁的责任，并且谁该做出赔偿呢？”“应该完全允许自动驾驶汽车上路吗?”“这对汽车有任何技术上的影响吗？”“司机真的能看到自己的车迎面开向一辆卡车吗？”另一些人则会说，“特斯拉号称是自动驾驶（autopilot），因此Brown根本没有看路，觉得自己是安全的。”“警察应该使用机器人来投放炸弹以杀死狙击手吗？”除了这些评论，还有很多其他的评论成年累月地扑面而来，基本上，没有人会给出正确的答案。
在深入介绍当今的自动驾驶汽车和机器人之前，我们先回到100年前，即当“没有马的马车”逐渐变成常规的交通运输工具的时候。我确信，Henry Ford以及20世纪早期的所有汽车制造商，都曾经有过这样的经历：由他们的产品所引发的事故所带来持续不断的法律诉讼。
如果福特必须等到其第一辆汽车的所有问题都解决了才上市，那么，这辆汽车是不是就不会以任何的方式失败了呢？可能他必须将速度限制在每小时16千米，并为其覆盖上床垫那么厚的钢板。福特汽车早期的模型如图1所示，这是在1896年首次面世的，并且是数百个原型中的第一款，而并没有真正进入到生产阶段。这辆最早的福特车噪音很大、漏油、会坏掉，可能会撞到一些人并且会在泥泞的道路上翻车。产品失败了。大型的产品还造成了人员伤害或死亡。好在公司从产品的失败中总结经验并且加以改进。如今，福特公司和世界上大多数的汽车公司，生产出了大量的、更好的汽车。
图1 亨利福特的第一辆汽车
那么，无人驾驶汽车是新概念吗？2016年7月1日的《财富》杂志上，Erin Griffith发表了一篇题为《Who Will Build the Next Great Car Company？》（《谁将打造下一个伟大的汽车公司?》）的文章，强调了一款叫做劳斯莱斯幻影的无人驾驶汽车。Griffith写道：“想象一下，一辆空无一人的自动驾驶汽车驶上街头。没有人接触它，没有缆线牵着它，它在车流中并线和超车，爬坡，转弯，遇到斑马线会停下来，就好像有一个看不到的司机在开车一样。”
好吧，事实证明这辆无人驾驶汽车的司机，坐在跟随在幻影车之后的另外一辆汽车之中。它恰好“撞死”了10个人，导致2人受伤，汽车的操作者被逮捕了，并且被诉以蓄意伤人和斗殴罪。
我读到的另外一份资料表明Francis P. Houdina将一辆1926年的Chandler改装为无线电控制的汽车，而Francis P. Houdina还开了一家叫做Houdina Radio Control的公司。
特斯拉Model S的司机（退役的海豹突击队员Joshua Brown）对于自己的车很熟悉，针对特斯拉的不同部位，他已经在YouTube上发布了超过20多个视频，如图2所示。他在2016年3月份发布的一个标题为《Autopilot Saves Model S（自动驾驶挽救了Model S）》的视频，获得了将近200万次的浏览。这段视频展示了他的汽车的技术，能够使其避免被一辆卡车刮到。然而，在过去的6年里，他收到了6次超速的罚单，并且当他撞车的时候，车速达到了119千米/小时（超过限速14.5千米/小时）。
图2 特斯拉Model S电动汽车
在2016年5月发生致命车祸的那一天下午的4点40分，图3展示了Brown的特斯拉在一条4车道的高速路上由西向东行驶。另一辆汽车是大型的牵引式挂车，正在向左转并通过Brown所行进的向东的车道。接下来所发生的具体的细节就有些神秘了，应该说Brown的特斯拉继续以119千米/小时的速度行驶并钻进了挂车的底部，车顶被削掉了。严重损坏的特斯拉汽车继续移动，撞过了两道隔离栏，并且最终撞到一根电线杆上。Brown当场殒命。
图3 特斯拉Model S撞车示意图
为什么大卡车司机要在一辆拥有路权的直行汽车前面转弯？为什么特斯拉的传感器没有“看到”挡在它面前的巨大的卡车拖车？如果Brown看到了大卡车，为什么他没有踩刹车，或者至少当他看到特斯拉要撞到挂车下面的时候，会爬到汽车的地面上？如果他系了安全带的话，他有足够的时间解开安全带吗？
在法庭上，这些问题以及很多其他的问题都将会被提出来。
自动驾驶汽车可以按照控制的几种不同层级来实施，从一段完整旅程根本不使用自动驾驶，到人类的手和眼完全不去进行控制的状态。2013年5月30日，美国高速路交通安全管理局（National Traffic Safty Administration）将自动驾驶交通工具定义为5个级别。
级别0：无自动驾驶。司机随时都完全并单独地控制主要的汽车控制，包括刹车、方向盘、油门和动力。
级别1：特定功能自动化。这个级别的自动化，涉及一种或多种特定的控制功能。例如，包括电子车身稳定控制、预充电刹车，也就是车辆会自动在刹车时提供协助，让司机在紧急情况时能重新取得车辆的控制权，或者是更快地把车辆刹停。
级别2：具备组合式的自动化功能。这个级别至少涉及两种可共同运作的主要控制功能，以减轻司机控制这些功能的负担。例如，组合功能使得级别2的系统能够将自适应巡航控制（adaptive cruise control ，ACC）和车道偏离预警结合起来。
级别3：有限的自动驾驶功能。这个级别的自动化汽车让司机能够在特定的车流和路况环境下完全移交关键的安全驾驶功能，而司机也能在那些主要依赖汽车的情况下进行监控，并且在需要切换回由司机控制的时候改变状态。该级别期望司机能够偶尔进行操控，但是有充分的交接时间进行切换。Google汽车就是有限的自动驾驶的一个例子（在NHTSA的这项声明之后推出的Tesla车型，也属于这个级别）。
级别4：完全可自动驾驶车辆。这类汽车设计来执行完整的关键的安全驾驶功能，并可在车辆行驶全程中监测道路状况。这种设计预期司机会提供路径指向或是导航信息输入，但不期望司机会在任何时间取得车辆控制权。这包括载有乘客的汽车和空驶的汽车。
记住了NHTSA分级别的概念，我们可以很容易地展望如今的汽车是如何慢慢达到级别3并接近级别4的。要驾驶一辆汽车，我们人类主要通过视觉来判断我们想要驾驶汽车行驶的道路上的一切。人类视觉是很惊人的，但是，要使用视觉，主要依赖于我们从多年生活中获取的知识，而不仅仅是驾驶技术。
当我们开车行进并且看到一个物体在我们的视野中慢慢变大，随后当我们朝着该物体移动的时候，物体变大的越来越快，这意味着，我们碰到了某些物体。如果我们驾驶一辆汽车，并且看到我们识别为另一辆汽车的物体开始变大的时候，我们会做如下的两件事情之一。要么刹车，要么使用方向盘让汽车巧妙地绕过该物体。
如果想要用计算机来代替司机，我们需要拥有用很多行的代码编写具备丰富“知识”的软件，以便能够解释通过传感器所获取的数据，并将其转换为驾驶命令。这并不像听上去那么简单。Mercedes、Google、特斯拉、尼桑，还要很多其他的公司都按照这一思路工作了十多年甚至更长时间。很多公司从汽车顶部的一个LIDAR开始，就像我们在图4所示的Google自动驾驶汽车原型中所看到的那样。
图4 Google的自动驾驶汽车的原型，其顶部有一个LIDAR
LIDAR很像是雷达，它用速度为每秒3亿米的激光柱扫描，并且从物体那里反射到系统，形成整个可视化环境的“图景”的一部分。这些光柱的时间度量就可以测算出距离数据。LIDAR系统最初的价格超过了10万美元，并且讯速降低到1万美元甚至更低，但是可靠系统的成本仍然很高，而且单体设备太大了，不适合用于自动驾驶汽车。尽管市场上已经有了较小且成本较低的设备，但更远距离以及在阳关灿烂的天气下工作的环境，则需要更强的激光，而且设备也会更大并更加昂贵。
当特斯拉引入Autopilot的时候，Elon Musk告诉全世界，该系统几乎比人类司机要好上两倍。在2015年10月发布Autopilot的时候，Must清晰地表明了他并不认为LIDAR是必需的，甚至说它不是自动汽车应用所需要的，当前的Model S Autopilot汽车有一个前置的长距离雷达，一个向前进行近距离和远距离观察的、非立体视觉的Mobileye IR EyeQ3光学摄像头，以及一个360度的超声传感器装置。2016年7月，特斯拉决定弃用Mobileye。
自动紧急刹车系统（Automatic Emergency Braking）设计来防止车辆发生追尾事故。没有一家公司宣布已经超越其他的公司，因为他们当前的系统也设计为无法检测这次撞车事故中的这种侧面穿行的汽车。图5说明了在一条典型的道路上，一辆自动驾驶汽车周围的一个传感器的监测区域。
图5 Tesla Model S Autopilot传感器的工作模式
雷达用来检测诸如汽车、卡车、路标以及路旁的其他较大物体这样的雷达反射物体。超声波传感器和我们安装在机器人中的那些传感器类似，用于检测附近的物体，例如路边的和停好的汽车。光学摄像头不是LIDAR，而是一个智能摄像头，并且它遇到了和人类的眼睛相同的一些问题，例如，我们人类的眼睛对于明亮的天空背景和一个类似的、大的明亮物体（例如一辆卡车挂车的白色侧边）会有一种反差。
特斯拉不仅使用传感器来为司机提供辅助和方便的功能，而且还提供了自动的安全性功能。每一辆S和X系列的汽车，都标配了传感器套件以及它所支持的安全功能，例如自动紧急停车和转向功能，但是，具备这些功能的软件包并没有激活。特斯拉会销售这些功能的方便的激活码，包括自动转向、自动停车、变道、自动紧急刹车和最新的Summon功能，在提车前以2500美元的价格销售，提车后的价格为3000美元。
Musk和他的公司总是强调Autopilot并不是像它听上去那样——让一个司机能够设定自己的路线并且当汽车在州际公路上行驶的时候打个盹儿小睡一会儿。他总是强调，司机就应该是一名司机。应该把手放到方向盘上，并且盯着前方的道路，因为可能会发生紧急情况，而这种情况下，乘客必须立即执行一位司机应该执行的任务。
“由于自动驾驶专家提到“解放双手”，但是，脱手的这段时间，往往就是一切运行良好和出现问题之间的时间，因此，还是要持续地手握方向盘”。
通常，在需要人类输入的时候，司机需要做出反应的时间小于1秒钟。
当然，知道真相的唯一的一个人就是司机Brown先生。没有Brown对于发生了什么的证词，视图场景分析师必须使用他们所能够找到的信息，尝试进行拼凑，找出发生事故的原因。某些事情是显而易见的：卡车左转进入到汽车的车道，汽车钻入到了卡车挂车的底部。卡车司机为什么会左转进入特斯拉的车道呢？为什么当卡车在特斯拉前面挡着的时候它没有刹车呢？
我注意到的关于事故的一个有趣的细节，卡车司机说Brown先生正在自己的笔记本电脑上观看Harry Potter的电影。他是怎么知道的呢？他说自己并没有看到特斯拉，直到其钻入到自己的挂车的底部。当后来在废墟中找到Brown的笔记本电脑的时候，它已经碎了或者损坏了。
因此，让我们从特斯拉及其传感器开始，看看是什么原因导致它没有“看到”卡车挂车。这里有一个长距离雷达，可能应该看到了长长的、高高的金属挂车。很可能检测到了挂车，那么，为什么计算机没有接收到雷达诸如“道路前方有大型的金属物体”的输出并且立即刹车呢？好吧，你可以想象。如果处于Autopilot模式的特斯拉对于几乎任何道路上的每一个大型金属反射性表面都停下来的话，那么，对于在岔路上为司机提供道路信息的每一块较大的路标牌，特斯拉都要踩一脚刹车。
那么，如果雷达看到这样的一个物体，不管雷达返回的发射信号表明物体多大（它相对于背景是静止的），它都会被解释为另一个路标。在Rockwell的时候，我进行了一项持续数年的天线测试，通过试验我知道，RF发射和反射并不总是按照你所预想的路线进行。一个较小的信号可以从一个物体发射回来并形成另一个变形的信号，这叫做“多路”。
记住了这一点，我们在悬挂杆上添加了一个全尺寸的卫星模型，在一个集中的RF区域中旋转它们，并且随着卫星模型的旋转来记录下天线的模式。
为了精细化地调节天线，我们随后在一个无回声的会议室里旋转模型，以消除大多数的错误的反射。简而言之，小的天线在反射一个集中的RF柱的时候，会比一个大的阵列或者使用一个抛物线反射器的天线遇到更多的麻烦。可能特斯拉的光柱如此之大，以至于它无法将大卡车和悬挂的路标区分开来。
现在，我们来看看汽车中的摄像头。还记得吧，它不是一个拥有距离信息的LIDAR。摄像头可能会将较大的白色卡车挂车图像“看成”是天空的一部分，并且特斯拉不会因为天空而刹车。这就让司机来充当最终的也是最为高级的传感器。我们必须记住，Brown是非常熟悉特斯拉的，并且他在自己的博客和YouTube站点上介绍过该汽车。他只是对自己的认知过于自信，并且忽略了特斯拉的严厉警告——即在使用Autopilot驾驶模式的时候，司机应该随时把手放在方向盘上并且眼睛看着道路前方。
我们只能够假设Brown没有看到拖车，并不是因为他无法看到较大的物体，而是因为他很可能眼睛朝下注视什么东西较长的时间，以至于没有注意到已经到了十字路口。我做出这样的推断是基于这样的假设，经过调查并分析车载计算机将能够表明他是否踩下了刹车或者至少在一瞬间快速转动方向盘以避免撞车。如果他系着安全带，他应该没有机会爬到地面上，以准备好让汽车从挂车的底盘下穿过。
这是特斯拉的Model S设计缺陷吗？
我曾经浏览（但是并没有参与）几个机器人组织的Web站点上关于特斯拉及其Autopilot的讨论。很多人已经对Musk很不友善，并且说他的公司的技术还没有到成熟的时候。
消费者杂志《Consumer Reports》敦促特斯拉关闭其不使用双手的Autopilot驾驶技术，自2016年5月起，该技术已经涉及3起事故，并且在导致Joshua Brown死亡的致命车祸之后，该技术处于美国管理部门的调查之下。
《Consumer Reports》杂志的消费者策略和活动副总裁Laura MacCleery说：“通过营销其Autopilot功能，特斯拉让消费者对于安全性产生了一种错觉。”
“特斯拉应该取消其汽车中的自动驾驶系统，直到它更新了程序，以验证司机的手握着方向盘”。在我看来，特斯拉S的车祸不是一个“糟糕的机器人汽车”导致的，而是不恰当地使用产品而导致的。特斯拉说：“在美国所有的交通工具中，每1.5亿千米就有一次致命事故。在全世界范围内，每9656万千米就有一次致命事故。”特斯拉以该系统的安全性记录来做出辩护，声明“Autopilot已经驾驶了2.09亿千米才发生一次确定的致命事故”。该公司强调，其测试版的软件开发中包含了“重要的内部验证”。
2016年6月，AutoBlog网站给特斯拉Model S颁发了一次最佳整体交通工具奖，主要是因为特斯拉通过在线软件更新解决了消费者的问题。该网站还赞扬其Ludicrous模式的性能，说这是奢侈的方面，但却是汽车的整体形象。无可比拟的超长充电距离（就像该公司遍布全国的SuperCharger Network一样），以及整体的售后支持，都给特斯拉带来了赞誉。因此，我对于特斯拉没什么可说的了。
我想要暂时离开使用自动驾驶汽车导致事故引发死亡的讨论，来看看由于有目的地使用机器人而导致的死亡。在2016年7月上旬，一个讨厌的人怀着特殊的目的躲在了一个停车库中，企图杀死在经过该车库的聚集抗议群众附近执勤的警务人员。在几个小时的过程中，这个人射击并杀死了5名警察，警方决定派出一台机器人来寻找枪手，以避免更多的杀戮发生。最终确定，枪手不打算投降。
达拉斯警察部门使用了流行的Northrop Grumman Remotec Andros Mark V-A1机器人，如图6所示。我从《华盛顿邮报》读到了达拉斯警方的报告，该报告指出：“在交火的情况下，当和嫌疑人谈判的所有尝试都失败之后，警察部门使用机械性战术机器人作为最后一招，它发送一个爆炸性的装置，以挽救警察和市民的生命。所使用的机器人是Remotec Model F-5，配备了一个抓手和胳膊，伸展出去的时候会带头C4爆炸装备以及引线。总的负荷重量大概在0.45千克。”
图6 Andros Mark V-A1机器人
达拉斯警务总监David Brown证实了警方使用的型号是Mark V-A1，还指出该机器在2008年以大约15万美元的价格购置。“购买这款机器人想法，当时在15到20分钟左右就产生了。”
“Mark V-A1是由Northrop Grumman制造的。一个人通过遥控装置来操控它，它重达358千克，并且最高速度可达到5.6千米/小时。它带有一个摄像头，带有26倍的光学变焦和一个12倍数字变焦功能，它可以举起27千克的重量。胳膊一端的抓手，可以拥有大约22.6千克的抓力。”
我不想详细介绍爆炸和死亡，只是因为达拉斯警察部门的目标是通过爆炸来终止杀戮的狂欢。对我个人来说，警察扣动手枪扳机并远距离地发射一颗子弹来射杀危险分子，和派出某种类型的机器缓慢行驶一段距离并通过爆炸来杀死同一个危险分子，我是看不出这二者之间有什么清晰的伦理上的差异。
现在，随着媒体围绕着机器人杀人的伦理方面展开讨论，我肯定同样的一群人会围着咖啡机表达自己的观点。“嫌疑人以为机器人的出现是为了建立沟通谈判渠道，并且爆炸是不是有些太突然了？”“未来类似的嫌疑人是不是不再相信机器人的外表了。”“是不是应该让警察穿上防弹背心接近嫌疑人，而不是让机器人去做。”事后诸葛亮总是很容易做。
在最近关注机器人安全性的新闻中，还有另外一类机器人，这就是协作性机器人。按照Google的定义，“协作性机器人是设计来辅助人类，在特定任务中充当向导和助手的机器人。常规的机器人设计来通过编程自动进行较多或较少的工作。”
图7所示的Rethink Robotics制作的Baxter机器人是这种新的轻型工业机器人的一个例子，这类机器人叫做cobot（含义是协作机器人），它们在人类身旁工作。上面给出的定义只是说“常规的”机器人是可编程的，而Baxter完全不属于这种情况。很多工业机器人似乎可以通过软件程序或者通过键盘来编程的。
图7 Rethink Robotics的Baxter机器人
图7所示的Baxter机器人通过生产线上的一个人来操作，从而按照完成必须的任务所需的移动步骤，来给机器人编程。作为cobot设计中的一个安全性因素，机器人的胳膊是很灵活的，因为它使用一种灵活或有弹性的驱动系统来移动胳膊。其精确性保持和“常规的”机器人胳膊一样高，但是，将意外地伤害到旁边的人的概率最小化了。胳膊及其最终终端受动器可以拉到一边，并且当释放的时候，胳膊移动回到其编程的位置。
因此，我们来回答这个问题，自动驾驶汽车和机器人危险吗？并不真的危险。当由人类操作的时候，它们可能会变得危险。一些产品变得比其他产品更容易产生威胁，因为它们的设计有问题，并且不够小心。细心的操作员可能会在使用产品的过程中意识到危险。操作这样的产品的说明书，才能够真正地回答有关危险性的问题。
作为一位退休的航天工业工程师，特斯拉现在还不在我的预算之内，但我可能梦想着某一天能够开上它。Elon Musk已经给大众带来了第一款真正的电动汽车，这辆个人汽车可以行使数千千米，而一路上只需要停下来充几次电。特斯拉将继续通过可靠性、安全性、范围在技术上取得领先，而这些方面将会使得这款伟大的个人汽车更加强大。
在Nevada即将建成的Gigafactory工厂，是Elon Must的Master Plan part Deux的一部分，这不仅将为50多万辆Model S汽车提供电池，而且还会为小型运货汽车、公交车和大的18轮拖车提供电池。现在，Musk想要继续使用雷达和可能的一个新的摄像机，而不是严格依赖于LIDAR，但是，如果他看到了新技术的提高的话，他未来可能会改变自己的想法。
正如前面提到的，在我看来，警察使用机器人通过一次爆炸来杀人，和警察在相同的情况下使用手枪并没有什么区别。Andros将会继续提供一款供全世界警察使用的、最流行的机器人，尽管其成本确实比一辆Tesla Model S要高一些。
机器人和机器人汽车并不会比以错误的方式使用任何其他技术设备更加致命。根据记录，实际上当一位男士在密苏里州立Springfield附近开车的时候，特斯拉Model X甚至救过他一命。37岁的资深律师Joshua Neally突然感受到胸部刺痛，并且他知道到最近的Branson的医院有32.1千米，因此，他使用Autopilot功能行驶了这32.1千米，克服了集中的车流和胸部的刺痛，走到了最近的斜坡，在那里，他接管过来并且开到了医院的急症室。他觉得，如果等待救护车的话，将会比自己开车还要慢。
他活了下来，医生认为他如果没有采取那些自救的步骤的话，肺栓塞将会导致他死亡。这毕竟是由“机器人汽车”而获得的一个好处。
Tom Carroll撰稿 李军译
试图说清楚理想的家用机器人，可能就像说清楚谁是最好的美国职业橄榄球队一样无用。由于本文是关于机器人的，我想要介绍近年来出现的很多家用机器人的设计，并且讨论一款特定的机器人设计如何能够满足大多数机器人用户的需求。但愿我能够揭示一款家用机器人所期望的最好的一些典型功能。本田Asimo人形机器人如图1所示，很多人可能认为其是最好的家用机器人，尽管其价格对大多数人来说是天文数字。这家公司还并没有销售这款机器人。然而，据说其售价达到250万美元，租用的价格是每月15万美元。
图1 本田的人形双足行走机器人Asimo在为一位女士提供早餐服务
你可能会问，到底什么是家用机器人。一些人会称之为个人机器人，但我将个人机器人这个分类看做是机器人伙伴或者是只能够与人交互的一款机器人。我想把所有设计来在个人家中或者他们的院子中使用的机器人，都归为家用机器人。这包括个人机器人、真空吸尘器机器人、除草机器人以及任何可以通过编程在个人的家中或房屋中使用的机器人。
我不想包括可编程的电器，如洗衣机、电子缝纫机、洗碗机甚至3D打印机和我们家或商店附近出现的家用售卖机系统等。很多这样的机器使用编程的计算机控制动作，以执行一个必需的任务。有数百种不同的机器人设计，因为在某人想要的功能列表上，同样有那么多种不同的功能。
在深入介绍一款潜在的理想的家用机器人（如果存在这样的机器人的话）的功能之前，我想要展示一个家庭场景以及其各种神秘的机器人。想象一下，你在周六早上醒来，听到自己的家用草坪除草机器人嗡嗡的声音，Sam已经开始它每周的工作，把前院后院的草除干净。
你在床上翻个身，让Amazon Alexa把你的个人管家机器人Jeeves叫到床前，送来你和你爱人预定的早餐。当你们冲完凉并且穿好衣服之后，Jeeves来了。
当你吃完早餐，Jeeves拿走了托盘和盘子，并且把它们放到厨房，放到盘子和垃圾分类器的上面。这一款内建的机器人（指盘子和垃圾分类器）会将垃圾分离开来，并放到垃圾槽中，而盘子则按照碟子、玻璃酒杯、咖啡杯、银器等分类，并且自动放入到洗碗机下面。Jeeves已经为你的两个孩子准备好了今天要穿的衣服，并且叫醒了孩子们，帮助他们准备好今天的足球比赛和游泳课程。
在上学的日子里，Jeeves在放学后会继续教孩子们，但是采用的是一对一的方法，和他们的学校的课程是相同的。没有哪一款机器人做的是洗衣服并叠衣服这样的简单家务活儿，或者是铺床或类似的简单任务，这些活儿并不需要一款非常复杂而昂贵的机器人来干。有一个妇女小时工，每周来家里一次或两次，几个小时就可以干好这些家务活儿。
上面的大多数任务，今天都可以由机器人技术来处理。和任何的消费类产品一样，潜在购买者将会考虑很多的功能。由于这类机器人是设计用于家庭而不是用于工业的，价格也是一个重要的考虑因素，尽管生产厂商的工程师肯定必须看到一个保本价格。
在购买者的脑子里，功能很重要，可靠性也一样重要。整体美学或者说机器人的“外貌”，对于家用机器人来说也很重要。易于编程、可维护并且安全，这些也是需要考虑的重要方面。
6年前，当我和Helen Greiner（iRobot的共同创始人，现任总裁）谈论他们的产品线的时候，她给我了一些背景资料，即她和她的团队是如何提出设计现在的Roomba家用真空吸尘器机器人的。
他们首先研究设计一款大型的工业和商业通用真空吸尘器和地板清理机器人。他们的设计能够工作，但是，还有很多的问题，该团队将这些问题归结为不够经济。
他们意识到，这款机器人必须满足执行任务的过程中不会毁坏家具、墙壁甚至伤到人。由此，他们提出了iRobot Roomba的基本设计，它设计来只做一项工作，即打扫个人家中的地毯。
他们的单一用途设计概念肯定工作的很好，并且他们销售掉了1000万台Roombas。他们的产品已经扩展到其他的机器人产品线，每一种机器人都只是做好一件事情。我确信，大多数人都很乐意拥有一台多用途的家用机器人，如图2所示的Andrew Martin那样，它是Robin Williams在1999年的电影《Bicentennial Man》中的描述的机器人，其中加入了一些CGI和特效。NorthAm Robotics生产的NDR-114机器人，想要作为一款简单的打扫卫生的家用电器，并且随时在家庭中候命。
图2 《Bicentennial Man》电影在机器人交货的时候介绍了其功能
然而，Andrew 在一次从窗户跳下的过程中受了一点伤，这改变了‘Andrew’，使其有了想要成为人类的想法。变成一个人的漫长过程一共用了200年。
机器人项目的成本对于设计者来说，总是令人目瞪口呆。我曾经听到很多人告诉我，“如果给我足够的钱的话，我可以制造一款迷人的机器人。”遗憾的是，设计良好的机器人在构造过程中，确实要花钱去购买各个部件。用于构建高级机器人的工具也很贵，更不要说是好用的CAD和电路设计软件了。
募资机构和其他的创新众筹资源已经帮助很多创新的人启动他们的项目。你可以通过替代某些材料或者加工过程而省钱，而低成本的方法并不会影响到机器人的品质和功能。例如，用制动器来弄弯一个金属片就比在铣床上加工同样的部分要省钱。
当然，亮闪闪机加工部件看上去很酷，但是，适当弯曲好的金属片在大多数的应用中也能够很好地工作。
将铜的轴套替代为滚珠轴承以用于较慢的旋转轴，这可能会省钱，而这种旋转轴通常在机器人的操作中使用。
另一方面，不要在经常使用的轴套和快速旋转且承重较大的旋转轴上节约成本。在构建之前，三思而后行。Asimo绝不会设计成一款成本经济的产品来销售。
2016年6月，我写了一篇文章，提到了在2002年首次面世的White Box HE-Robot（图3），作为新开发的机器人，它沿袭了已经不再生产的Heathkit Hero 2000的名称，并且试图以5000美元的价格进入市场。在公司破产之前，该机器人的价格上升到几乎8000美元。后来在2006年清仓甩卖的时候，价格低至995美元一台，但是正如我所提到的，它基本上是一款老旧的PC机而别无它用。
遗憾的是，这正是很多公司试图销售给公众的最终的机器人产品类型，即一个流行的、已有的应用，放到了一个移动平台上，就称之为“机器人”了。这些公司依赖于其产品的独特性，而不是其功能性，公众并不会买账。
还记得图4所示的1983年时的Hubotics Hubot吧？这款在1983年价格为3500美元的机器人，如果在今天的话，差不多相当于要8500美元，并且你花钱买到的只是放在了移动的底座上的一台小计算机和显示器/电视机，哦，再在加上一台Atari 2600视频游戏机。
图3 较早的Heathkit Hero 2000的White Box Robotics He-Robot版
图4 Hubotics Hubot家用机器人
是的，你可以加上躲避障碍功能、防盗警报功能，以及其他的一些“小功能”，但是，那些专门实现这些功能的设备要便宜很多，而且功能要好很多。
图5所示的独特的Synpet Newton机器人，在1989年的时候，价格是6985美元，并且如果在今天的话，价格会超过13500美元。是的，这个价格现在可以购买一辆新的汽车了（例如Nissan Versa），并且还有足够钱可以加一个星期用的汽油。Newton有一个太“强大的”IBM XT-286计算机，而不像Hubot中的8位的Z-80计算机。
我记得南加利福尼亚机器人协会组织曾邀请Synpet的人到我们的会议上进行展示。Newton来回滚动，尽全力给我们的会员留下深刻的印象，并且它做到了。这家公司的代表以展示这个新生儿为骄傲，如图6所示。
图5 Synpet Newton“家用计算机”
图6 在RSSC会议上展示Newton
Newton潜在的购买者认为家庭支出比一个机器人更为重要，因而其销售最终失败了。你是否购买过一台Newton，如果是的话，你只不过拥有了一个可以滚来滚去的、看上去很可爱的昂贵的计算机而已。
家用机器人能够或者应该执行什么任务？
这里提出警告，机器人的潜在购买者要小心。诸如上面所列出的很多家用机器人的漂亮的销售手册，都会吹嘘计算机的能力，能够在机器人的显示器上看电视，以及能够在同一显示器上玩电子游戏。
诸如报警系统、能够在机器人的计算机上存储收据、语音识别，甚至面部识别等其他的功能，也都会加以强调。
我确信你已经斜靠到自己的椅子上并且意识到，上述的所有的功能都有单独的和专门的系统并且可以以更低的价格购买到。你可以使用自己的Windows或Mac计算机。我的问题是，“为什么把这些功能放到一个可以移动的平台上，就将其称为机器人呢”？在2005年的时候（也就是11年以前，这也是电影中的故事所发生的时间），我们的技术将能够生产具有《Bicentennial Man》中的Andrew那样的功能的机器人（2005年只不过是该电影上映6年以后），这一点是非常值得怀疑的。我肯定，那时候甚至还没有能够接近Andrew的功能的一款双足行走、人形机器人。
和所有这些唯一真正相关的事情是，你想要一款机器人中有什么。我们将从机器人构建者开始讨论，他们不是那些想要在当今的市场上找到众多的、可用的个人和家用机器人的人。购买自己的机器人肯定没有错，因为市场上有众多的完整的且功能不错的机器人版本，当然，也有很好的平台，你可以在其上添加自己的传感器或者任何东西。
然而，我知道很多人想要将机器人完全构建成自己所展望的样子。你的机器人可能只是像一个真空吸尘器机器人那样简单，并且只有一项重要的功能，或者是具备各种功能的一台多用途机器。再一次，这取决于你自己的想法和需求，并且，如果你想要自己构建机器人的话，这还取决于你的构建能力。让我们先来讨论一些简单类型的机器人，然后再继续讨论较为复杂的家用机器人。
一种流行的机器人是设计来解决竞赛中的规则的机器人。这种机器人可能是很简单的小机器人，如图7所示，这是设计来按照颜色分类MM豆的机器人（在西雅图机器人会议上，也展示过这款机器人）。另一种简单的机器人类型是巡线机器人。这种机器人使用其前面的一个简单的传感器，能够按照在地板上绘制的黑色的直线、向右的曲线和向左的曲线行走。
图7 在SRS会议上展示的Ted Griebling的MM豆分拣机器人
可以包含不同的组件，以使得巡线机器人能够做一些较为复杂的事情，例如，添加旁边的传感器，以将这种机器人设计成能够走迷宫。
由机器人组织所设计的其他的竞赛还包括，让机器人定位一个易拉罐，抓住它，并且将其移动到“目标”垃圾箱中。在康乃狄克州举行的一个流行的机器人竞赛是“救火”比赛。看一下图8所示的机器人，它正在穿过一个迷宫以找到点亮的蜡烛（火）并且熄灭它。
由西雅图机器人协会开展的一个非常流行的比赛是RoboMagellan，其中，机器人使用GPS、颜色识别摄像头以及构建者想要添加的其他的传感器，按照橙色路障所设置的路径行走。图9所示的机器人在西雅图太空针塔下按照一条户外路径行走。
图8 Trinity College大学的机器人正在穿过迷宫参加救火比赛，注意中间的机器人
图9 在西雅图市中心开展的SRS Robothon RoboMagellan竞赛的参赛者
构建这些类型的机器人来参加各种比赛，从机器人的设计到构建，到真正地参加比赛这个过程真是充满了乐趣。构建机器人参加竞赛的最好的成果之一，是进行学习。
我第一次知道Dean Kamen是因为其令人惊讶的医疗设备和Segway，但是，很多学生熟悉他是通过他所创建的一系列的机器人竞赛（这也是他个人最引以为傲的事情），这些竞赛叫做科技启发与认知（For Inspiration and Recognition of Science and Technology，FIRST）。这些竞赛可供各种年龄的学生参加，他们使用LEGO工具箱来完成如图10所示的平台。
图10 2016年纽约地区的FIRST机器人竞赛
这是一些相当正规的机器人，并且其中很多孩子都在高中毕业进入大学后就读工程和科学专业。
一些机器人构建者可能努力地挑战极限并开发一款供家庭使用的机器人，并且它大致接近人类。现在，我并不是讨论《Bicentennial Man》中的那种双足行走的人形机器人，而是具备体力和语言交互功能的轮式机器人。
围绕着人类的双足行走人形机器人还并不够安全，特别是当它们和人类同样大小的时候。
很多高级机器人实验者和构建者的终级目标是，能够将人工智能、语音识别和模式识别接合起来，实现几乎有感知能力的机器人，使其能够与人类的命令和要求交互并且做出响应。他们想要让自己的发明能够识别个体人类，并且能够理解人类及其环境。这可能会将AI进一步扩展，因为人类是很少能够彼此理解的（那么，为什么我们期望机器人能够理解我们呢）？
人类是不可预测的，因此，我们不能为机器人开发出一个程序，并且期望我们所有的人对于外界的刺激、环境都以相同的方式做出反应，或者甚至能够遵从人类的语言和命令。很多AI程序如此复杂，以至于机器人外部的计算机主机需要处理大量的传感器数据，并且进行语言和面部模式的识别。对说话者独立的语言的识别，这给AI增加了另一种复杂性。
带有口语和口音的语音，以及其他的语种，这些都会潜在地让机器人混淆。将机器人放入到一个家庭中，当主人移动家具的时候，当玩具或者类似的物体躺在地板上的时候，可靠的家用机器人可能就直接罢工了。
在前面，我提到了简单的机器人可能只是使用一个简单的传感器来巡线，该传感器有一系列的光电晶体管能够检测地板上的一条连续的黑色线条。在现实生活中，我们中的很少人会希望机器人在我们家中只能够看到一条黑线，我们想要机器人能够检测墙壁、门和物体。
从物体反射回来的聚焦红外光束，使得传感器能够通过机器人上常见的反射角度来判断到物体的距离。超声波传感器（如图11所示的Maxbotix的一款）发送出40 kHz的密集声波，并且通过测量回声来确定物体距离。
图11 Maxbotix的EZ是用于机器人的距离传感器
很多移动的机器人使用上面提到的简单的传感器，在家居环境中进行相当准确的导航。
之前和当前较低价格的Roombas仍然使用侧面传感器来检测墙壁和打开的门，以及检测危险的楼梯边缘，从而成功地在地板上移动，尽管其打扫的模式（在我看来）和一只羊或者牛吃掉整个牧场上的草的方式类似。
诸如Neato机器人清洁工这样的高端机器使用了LIDAR，这是一个旋转的激光雷达，它可以映射家庭中的一个房间。售价900美元的高端Roomba使用了一个可视化同步定位和映射（Visual Simultaneous Localization and Mapping，VSLAM）摄像头，以执行相同的任务并按照相同的方式进行打扫。
一般的家庭中，有数百种任务必须执行。其中的一些任务需要每天执行很多次，而其中的一些任务大概一年只需要执行一次。粉刷家庭大概是我们大多数人每几年才执行一次的任务。
当一项任务很复杂并且只需要使用几次的时候，你肯定不会为家用机器人设计这项功能。
对于让机器人挖洞、种植花草和灌木来说，也是这样的。我妻子加入了当地的花园俱乐部，并且总是从苗圃和大的工具商店带回来新的植物（我是一个幸运的挖洞工人）。
我列出了上面的两项任务，是为了说明有一些项目目前要让机器人来干的话，简直是太难了。我妻子建议把擦洗窗户作为家用机器人的一项潜在的任务，但是，我很难想象这样的一款机器人，它能够爬上我家二层外面的窗户，或者至少能够攀爬梯子以够到要打扫的窗户。
我肯定要花了很多时间清洗我家所有的窗户，但是当太阳出来的时候，我看到窗户上的条纹，就意识到自己犯了错误。机器人能够做的更好吗？诸如本文开头所描绘的情景中的Jeeves那样折叠衣服和准备早餐，这些活儿对机器人来说已经相当复杂了。
对于我们能够期待真正有用的家庭机器人能够做哪些家务活，我们必须有一个折中点。当我们试图增加更多的功能的时候，成本上升了，但是如果功能太少了的话，我们所拥有的只是一台能够移动的计算机，它所能做的只是询问一下奶奶是否已经吃过药了。
一个机器人从停车库走进家中并且告诉你：“我已经修好了你的宝马车的发动机。我还需要修理一下考维特的刹车吗？”听上去有点可怕吧，但是，这活儿对于一个家用机器人来说是不是有点太复杂和昂贵了呢（哦，我确实有一辆宝马和一辆考维特，还有一款提醒吃药的机器人）。
2010年，UC Berkeley接收到了一个Willow Garage的PR2机器人，其之前名为Brett，是Berkeley Robot for the Elimination of Tedious Tasks的缩写，中文含义是消灭令人厌烦的工作的Berkeley机器人。一段视频PR2花了20到25分钟折一条毛巾（该机器人抽出了一篮子的洗干净的衣物），PR2由此而成为机器人领域的焦点。这一展示的目的并不是要显示机器人的动手能力有多么灵活，而是要展示AI和智能系统如何一起工作，以便让机器人执行一项复杂的任务（尽管执行得很慢）。
图12 Berkely BRET T PR2机器人给绳子系结
PR2最终通过实践而得到了改进，并且能够在6分钟内完成折毛巾的任务，有几次还接近2分钟完成。图12展示了该机器人在这之后系蝴蝶结的样子。
由于本文需要很多的信息才能够正确地表述观点，我只是涉及家用环境中的机器人的一些关键的方面。所介绍的功能，精简到在特定家庭中最为需要的那些功能，即便是给奶奶递送药丸这样简单的任务。
我看到了使用LIDAR和智能相机，在配合基本的AI软件和语音识别，这样的传感器融合成为实现家用机器人的更多功能的一种方式。更高的电池电量也是一整天的活动所必须的条件。
当销售额上涨的时候，价格就会下降。我相信真正有用的家用机器人很快会变成我们家中常见的家用电器。
Tom Carroll撰文 雍琦译
我最近外出度假的时候，碰巧看到两则推销机器人的电视广告。第一条广告是求职网站Indeed.com的，描绘了在一个机器人高度发展的未来社会里，工作岗位爆发式增长。另一条广告来自OppenheimerFunds，在以3组画面描绘了非人性的、冷酷的机器人之后，画风一转，展现了外貌酷似人类的机器人喂一个长者吃饭的温馨场景。广告语是这么说的：“在OppenheimerFunds，我们以乐观的心态看待世界。我们不认为机器人社会将是冷酷无情的，相反，这样的未来不但会创造投资机会，还会让人类生活变得更加美好。”
如果让你想象未来的机器人，你脑海里第一个跳出来的画面是不是一个像人一样双足走动的机器人？就像过去几十年来科幻电影里表现的那种。抛开这种不切实际的幻想吧，让我们来相象一个更为现实的场景。你正在郊外远足，跟朋友一起走在宽1米的步道上。突然，你朋友说感觉不舒服，手捂胸口，靠到一棵树上。你一时不知所措，紧接着想起来，手机上装有“Drone-Delivered ADE”应用。你赶紧打开这个应用，按下“急救”按钮。
ADE是自动体外除颤器（Automated External Defibrillator）的缩写。这是一种便携式电子设备（图1），能自动诊断心颤引起的心律不齐和心动过速，如果情况危及生命的话，它能自动实施体外除颤（以电击的方式阻止心颤），让心跳恢复正常节奏。
图1 自动体外除颤器。把电极贴好后，手从患者身上拿开
几分钟后，你听到手机传来声音：“探测到你目前身处林地。请问你所处的位置有没有能让无人机飞行的开阔空间？”你抬头看了看，回答说：“是的，我头顶有大约25米宽的开阔空间，但过来的路上两边都是树，只有一二米宽的开阔空间。”“好的，没问题。AED无人机马上就会到达。请保持手机开机，把它举在头顶，无人机会在你身边降落。”你告诉手机里的这个声音，你在安装这个应用的时候就已经下载并浏览了指导视频，你现在很有信心。
不一会儿，你就听到无人机慢慢地降落到步道上，如图2所示。快速实施体外除颤是挽救生命的关键，但大多数人在病发的时候并不随身带着除颤设备。无人机里传出声音，是一个真人的声音：“我是12号急救站的Jackie。把无人机搬到患者那里去，支架不会动。患者还在呼吸吗？”“没有，”你回答，“不过我已经给他做了人工心肺复苏（CPR）。”“很好。他还有心跳吗？”“可能没有了，我不确定。”“没关系，别紧张。你看过指导视频吗？”“是的”，你回答。“很好。我会指导你使用除颤器。先把患者的衣服解开，露出胸口。拉出除颤器的电极，先找到贴着红色塑料封条的那一极，把塑料封条拿掉，把电极紧贴到右侧乳头往上3厘米的地方。再把第二个电极的封条拿掉，贴到左侧乳头往下3厘米的地方。贴好以后用力压一下，确保贴紧贴牢了。然后往后退开一点。”
图2 接到心脏停搏救急电话后赶来求助的无人机
AED开始检测患者的身体状况，你听到了朋友呻吟的声音。你接着按照无人机的指示，按下了闪烁着的红色按钮。AED向你朋友胸口发出一阵电流，他胸口稍微动了一下，并不像电影场景里的那么强烈。AED停止了除颤，你的朋友也不再呻吟了，眼皮一跳一跳地动起来。
“怎么了？”他醒过来问。“有一个机器人飞过来救了你的命。”你这样告诉他。“哦，是吗。”他说。过了一会，你听到有一架直升飞机降落在你们南面100米开外的地方。无人机里的声音对你说：“急救队正在赶过来。你表现得很棒。”
机器人的种类太多了，我将把话题集中在医用型和理疗型机器人以及货运无人机上，看看它们在未来会有怎样的发展。不过我得先说明，上文所述无人机救人的故事，还不是现实。除非，荷兰代尔夫特理工大学（TU Delft）的专家们能将这种无人机真正发明出来。我描绘的这个场景，其来源正是该大学从事无人机研究的专家们发表的学术论文，当然我也稍微加入了一点自己的想象。
图3演示了急救无人机的使用场景。代尔夫特理工大学的一名研究生一直在以来在从事这方面的研发。这种无人机赶到现场的速度，比消防车还快。特别是遇到比较危险的区域或丛林地带时，无人机显得更为宝贵。
在代尔夫特理工大学的网站上有这样一段介绍：“急救无人机是一种新型的救援飞机，它就像一个会飞的小盒子，携带必要的急救设备。”图3的画面来自于一次演习。图4显示了救援时间对于突发心脏病来说是多么重要，而急救无人机可以飞到任何地方，就算是室内也没问题。
图3 AED无人机临危受命（原文图3图4倒置）
图4 AED的有效性取决于救援时否及时
急救无人机首先就是为运送AED而发明的。在欧盟地区，每年有80万人遭遇心脏停搏，而存活率只有令人震惊的8%。导致死亡率很高的一个重要原因就在于救援不及时。脑死亡和正式死亡的发生时间就在短短的4～6分钟内（参考图2）。
那段介绍还说：“我们希望用急救无人机显著提高存活率。这种无人机的通信频道支持双向视频，后台有112个接线员，谁第一个接到救援信号，谁就负责提供救援指导。目前而言，普通人使用AED实施救助的成功率是20%。
“通过无人机视频实时指导，这个比率可以提高到90%。简单来说，急救无人机通过高速网络和自身敏捷的飞行能力，能让现有的急救资源得到更有效的利用，无论在什么地方，它都能送达急救物资，建立通讯连接。”我对急救无人机还有一些其他的点子，详见后文。
本文一开始描述的场景，我自己有切身体会，也许有读者跟我一样。我14岁的时候，接到一个电话说我父亲心脏病发作了，我赶紧去送药。我飞快地蹬着自行车赶到现场，挤过围观人群，想把硝酸甘油片放到他舌头下面。但无济于事，我去晚了。
我试着用童子军里教的老式人工呼吸法把父亲救过来，但没有用。有好心人把我从我父亲身边轻轻拉开。
我父亲出事的地方离最近的诊所才一个街区，离消防站也才一个街区，而离我家两个街区。那时还没有AED。如果那时就有急救无人机，就有专业人员提供实时帮助，该有多好啊！那时候我就是个爱玩机器人的小男孩，但从没想到过用会飞的机器人来救人。
美国心脏和中风协会在其网站上公开了心脏病急救现状，强调就近提供AED的重要性。“在美国，每年有大约35.94万起发生在医院之外的心脏停搏事件，患者幸存率只有不到10%。不管岁数大小，任何人都有可能心脏停搏，但这在原先就有心脏病的人群中更常见。随着全美老龄人口增长，心脏停搏的发病率会越来越高。
“事实上，第一时间除颤并实施人工心肺复苏，是救助心脏停搏患者的唯一有效方法。时间每过1分钟，存活率就降低7%～10%。”
无人机送货是当下的一个热门话题。达美乐比萨已经测试过用无人机和无人车送餐（图5～图7）。图5中的8旋翼无人机，图6中的多米诺无人车（DomiNoDriver scooter），似乎预示着英国街头的未来流行趋势。达美乐公司还在澳大利亚测试了另一种无人送货车（图7），看起来似乎更实用一些。我热切欢迎机器人的新用法，不过同时又像很多人一样感到有些担心：无人机会不会把比萨砸到人家屋顶上；会不会慢腾腾得把比萨送凉了？
图5 达美乐的送餐无人机在英国进行试验
图6 达美乐的无人送餐车
图7 达美乐的比萨配送车
根据最近的YouGov民调显示，只有37%的美国人相信无人机能把比萨安全完好地送到。受访者中只有1/3的人认为，无人机送来的比萨还会是热的。不过对这一点我比较好奇，比萨都是放在封好的保温盒里送的，无人机有什么神通能把比萨拿出来放凉了呢？
2/3的受访者表示，还是会选择人工送餐。18～34岁人群对无人机的信赖程度是最高的。
2016年9月，邮政巨头UPS在马萨诸塞州举行了一次无人机送货试验。试验对象是UPS从Helen Greiner的无人机初创公司CyPhy works购买的无人机（图8）。试验结果表明，无人机用8分钟时间挽救了一条人命。这架无人机直径1米，重4.53千克，运送物品是哮喘吸入器，运送里程4.8千米，目的地是贝佛利海滩外儿童岛上的基督教青年会营地。
图8 为UPS工作的CyPhy无人机
“货运无人机再一次证明了自己能安全地将紧急物资送到交通不便地区的能力。”Steve Crowe在Robotics Trend网站上如此写道。那个小岛只有坐船才能到，上了岸只能步行。无人机以35.4千米/小时的速度飞了大约8分钟，而普通线路要走30分钟。
类似的这种偏远地区，长久以来都是医疗救援的噩梦。我曾在华盛顿州外海圣胡安群岛的奥卡斯岛（Orcas）上住过几年，太了解这种情况了。不论是包括奥卡斯岛在内的4大主岛，还是其他小岛屿，一概没有通往陆地的桥梁。一旦需要医疗求助，我们唯一能指望的就是医疗飞行保险公司派出直升飞机。
如果没有买保险的话，直升飞机飞一次的价钱是3.5万美元。不过，这种情况可能很快就会改变。不久的将来，无人机就能为偏远小岛上的医生运送药物、血样，甚至还能提供医疗指导。
人们还有对无人机的另一个担心：它在送货的时候会不会被黑客袭击，把东西送到其他人手里？对于匹萨或者其他比较便宜的东西，只要盗用信用卡就能订到货。无人机可以被大网罩住，无人车也能被大铲子铲到汽车里，坏人一旦得手，就迅速逃离现场，边逃边把无人机拆开，扔掉定位设备，溜之大吉。在未来，无人机肯定会用于运送比比萨精贵得多的东西，而坏人也一定更加别出心裁。
亚马逊公司最近的一份专利文件表明，这家公司正在设法利用卡车或大客车扩大无人机的送货范围。这项试验开始于1年前，如图9所示，亚马逊的无人机正在为用户配送鞋子。看上去这架无人机的背后有一根推撑杆。
图9 亚马逊公司的无人机把用户的鞋子送到后院。鞋盒下面有一个定位标记
专利文件显示，亚马逊公司希望让无人机能自动从卡车或大客车上起飞，运完货后又能自动飞回来停好。当汽车开到离送货目的地比较近的时候，无人机就起飞，执行送货任务。就目前而言，无人机的飞行距离比较有限，因此，亚马逊公司的这一创意将不仅节约无人机电量，还能加快送货速度。此外，这个创意也很适合应对紧急情况，比如无人机快没电了，或者出现了技术故障。
亚马逊公司负责此项目的经理介绍说：“在决定要不要让无人机停靠到汽车上时，得考虑很多因素：送货目的地是否在汽车的行驶路线上；配送时间与汽车的工作时间是否冲突；以及汽车的行驶速度。我们会跟其他物流公司签定协议，支付一定的费用，让我们的无人机可以停靠在他们的汽车上。汽车上会安装停靠标记和GPS定位系统，无人机可以很方便地为自己找到停靠位置。”
无人机准备停靠某辆汽车之前，亚马逊公司会先向该车发出通知，司机同意后，无人机就能停靠，然后司机再发出无人机已经停好的通知。如果无人机马上要没电了或者发现了故障，亚马逊公司会让它停到最近的可停靠汽车上，然后跟司机商量一个地方把无人机放下，公司派人去取。美国联邦航空管理局（FAA）发布过关于无人机飞行的守则，要求无人机必须在操作人员视线可及的范围内飞行。但亚马逊公司对上述创意的安全性信心十足。
奔驰公司的厢式货车部门最近同一家名为Starship Technologies的机器人公司展开合作，把自家的厢式货车给无人送货车当“航空母舰”用（图10）。
图10 奔驰厢式货车和Starship Technologies公司的无人送货车
这两家公司希望通过这种合作，降低交通拥堵造成的损失，提高货物配送效率，减少污染物排放。“我们觉得无人车配送在未来大有可为，我们把这种模式称为‘航空母舰’模式”，奔驰公司负责厢式货车业务的Volker Mornhinweg如是说。Starship Technologies公司的这种无人车，载重18千克，行驶范围可达方圆4.8千米，行驶速度与步行差不多，能自动避开障碍物和行人。通过GPS和多个实时摄像头，这种无人车会自己找到行驶路线。货物会安全地锁在货舱里，只有正确的收货人才能打开货舱。
Starship Technologies公司与瑞士邮政部门也有合作，在该国包括首都伯尔尼在内的3个城市里试验无人车送货服务。他们想看看无人车在解决“最后一千米”的问题上到底到做得怎么样。
在读完亚马逊、Starship Technologies和CyPhy Works等3家公司的案例之后，想必读者会对“AED航空母舰”这个想法会心一笑吧。不可否认，运送一次性标准包裹是很重要的一种服务，但向偏远地区运送挽救生命的AED更重要。正如我之前提到过的那样，现在的无人机受制于电池电量，不能飞很远。而如果增加电池容量的话，无人机就会不可避免地增加自重，它的有效载荷也会相应减小。所以，解决这一难题的方法在于，让别的运输工具把无人机送到离目的地尽可能近的地方，然后再让无人机执行飞行任务。
我们不妨设想一下911急救网络已经有了这样一套成熟的系统，警车和公务车上都配备了无人机。无人机安全地停在车厢里，而汽车上的12伏电池一直给无人机和AED设备充着电，让它们保持电量充足的状态。同时，所有这些车辆以及救火车都配备GPS定位系统，它们的位置在指挥室的计算机屏幕上一览无遗。
911接到电话报警或手机应用报警后，后台的电脑系统立即判断出哪辆车离事发地点最近，并马上通知车上的工作人员。工作人员把车停到空旷的地方，放出无人机，不论地形多复杂，地方多偏远，都没问题。
我还设想，未来的无人机可以做得更大一点，除了携带AED以外，还可以携带小型氧气罐或化学氧发生器、吸氧面罩，以及绷带、夹板、外用杀菌剂等医疗急救用品（甚至可以携带如图11所示的肾上腺素注射剂EpiPen，患有严重过敏症的人一般都会带着它）。
图11 EpiPen小巧便携，对无人机来说不成问题
美梦能否成真呢？可能性还是很大的。我们的读者之中说不定就有这样的能人。
请注意我在小标题里用了“实用的”3个字。这几年里我一直在说，总有好心人试图发明出一种一体化的全能型机器人护理员，承担起服务老年人和病人的任务。而这些让人眼花缭乱的奇思妙思之中，考虑病人的比较多，考虑长者的比较少。
然而，发明家们很快认识到，正所谓“不幸的家庭各有各的不同”，病人的情况和需求千变万化，各不相同，几乎不可能以一种通用机器人应对所有情况。而老年人的情况就不同了，他们有一个共同点：行动不便。不是因为受伤了，犯病了，只是因为年纪大了。在日常生活中，这一庞大的人群需要护理式的帮助。
尽管人们有很多很好的想法，但离真正开花结果还有点远。就目前而言，最好的护理型机器人是被动型的，拥有双向视频通信功能，能送饭、送药、送医疗用品。iRobot公司和InTouch Health公司共同研制的RP-Vita远程监控机器人（图12）就是一台这样的机器人，在医院里，它是医生和护士的好帮手。
图12 远程监控机器人可以让医生方便地观察病人
医院里的工作是非常繁忙的，而可靠的机器人可以帮助医生和护士节省大量的时间和精力。例如，在一家大型医院里，一位医生负责处于不同病区的好几名患者。本来他得跑来跑去，有了机器人以后就不必了，他可以坐在办公室里通过机器人与每一位患者交流互动。
家庭的情况正好相反，一般来说，一个家庭里只有一名需要护理的成员。而所谓的护理，正如上文所说，就是提供一些成年人轻而易举就能做到的事情。我们可以把护理分成两类：帮助操作、拿取、搬动东西和帮助活动身体。后一类护理困扰了机器人研发者很多年。
有的电视广告会拿行动不便的老年人取乐，例如，不小心摔倒了，抓着挂在胸口的远程呼叫器喊道：“我摔倒了，爬不起来，快过来。”这其实一点都不好笑，这个世界上每天都有类似的情况发生，有的老年人摔倒了站不起来，有的甚至坐不回轮椅上去。他们可能是独居的，没人帮他们，没人帮他们起床，没人帮他们坐轮椅，没人帮他们上厕所。
机器人护理的关键问题不是没法提供有效帮助，而是防止机器人本身对人类造成伤害，这正是美国联邦安全规章所要防范的。美国FDA《联邦规章典集》第890条“物理医学设备”、第F条“物理医学治疗设备”、以及890.5050条“日常活动辅助设备”，都适用于机器人。
大概没哪家公司会欢迎这些规章，但有尊严、负责任的公司会自觉遵守，因为这是对用户负责。设计人员小心谨慎，要尽力避免机器人挤捏、摔落或伤害到用户。
过去近30年的时间里，我个人一直致力于研制能够帮助老年人的机器人，让他们能过上独立有尊严的生活。养老院是很贵的，而专业的家庭护理更贵。
几年前，我采访了十几位住在一家高级养老院的老年人，问他们如果家里有一台可靠的机器人能帮助料理生活，是否考虑住回去。很多人表示愿意，需要有独立的生活，以及养老院费用高昂，是他们想搬回家里住的主要原因。如果一台机器人售价3万美元，那就同一般的小汽车的价格差不多，而对于高龄老年人来说，基本上不会有开车的需要了。比起每月5千至1万美元的养老院开销，他们当然愿意选择买一台机器人，然后住在家里。以目前的科技水平而言，制造出真正实用的护理机器人是完全没问题的。问题在于这样做的成本还比较高，离售价3万美元的理想仍有很大距离。
图13里的机器人名叫Elektro，他是西屋电器发明的，在1939年纽约世博会上首次亮相。他在当时着实把观众迷住了，人家兴奋着围着他，听他发表“未来机器人”的演说。他一边说还会一边晃脑袋，甚至还抽起烟来。
图13 西屋电器发明的Elekro机器人在1939年纽约世博会亮相
这个巨大的金属家伙被牢牢固定在地面上，虽然脚会动，但其实是由幕后人员控制着的。1939年夏季的《星期六晚报》上，刊登着畅想“现代”家庭的广告，许许多多实用的电器将横空出世，改善人们的生活。
未来机器人会是什么样，谁也说不准。人工智能和云计算、人脸识别、语音识别、激光探测和高灵敏度视像感应、功能丰富的机器手、高性能电池……这一切都正在飞速发展进步，性能可靠、善解人意的个人机器人一定会成为现实。很多对现在的机器人来说有难度的家务，比如叠衣服、洗碗什么的，在未来都将是小菜一碟的事。
从做家务到照料老年人，机器人可做的事情太多了，而设计研发人员也一直在为满足实际需求而努力。不久的将来，Rosie或Jeeves那样的机器人，就会走进千家万户。
