鋼鐵下的溫柔》這款機器人連豆腐都抓得起來

本文由日經BP社提供

家務機器人、護理機器人……彷彿置身於科幻世界的人型機器人的開發正在如火如荼地進行。想要實現人與機器人的共生，機器人的「手」的進化必不可少。雖然這方面還有眾多技術課題，但是，通過利用感測器和IT技術，機器人的五指正在不斷完善。

掃地機器人、寵物機器人、護理機器人——各種各樣的機器人越來越多，機器人成功走入人們日常生活。正在開發的人型機器人被視為機器人的終極形態，將來很可能會用於護理、家務、保安、工業等諸多場合。

在實現人型機器人的過程中，機器人手的進化是關注的焦點。為了實現具備觸覺、力覺等感覺逼近人手的機器手，相關開發也在不斷推進之中。

視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺。在人類的五感中，視覺、聽覺、嗅覺可以利用現有的感測器技術彌補，敏感程度甚至能夠超過人。機器人無需進食，所以味覺可以排除在外，但對於觸覺，有看法認為，利用現有的技術還無法超越人類。因為技術人員雖然可以在機器人的指尖安裝感測器，使其局部具備觸覺，但是，使整只手的表面覆蓋感測器和佈線的技術，以及像人類那樣根據觸感的柔軟程度和形狀調整力量還很難實現。

為機器人賦予觸覺——東京大學與日本產業綜合研究所、日本大型印刷電路板企業Mectron從四年前開始合作開發這一項目。

「要想實現人與機器人的共存，就必須依靠觸覺」，Mectron NB策劃部的木村泰介強調說。因為機器人如果沒有觸覺，就可能傷及接觸對象。而且，機器人本身也注意不到傷害。

用1000個感測器檢測壓力
合作開發的成果，是能夠黏貼在曲面上使用的柔性觸覺感測器。筆者在採訪中看到了相關演示，人體模特兒的手上粘滿了感測器，僅一隻手上，感測器的數量就達到了1000個。人體模特兒的手顯示在電腦螢幕上，與滿是感測器的手一接觸，螢幕上就能看到相應的接觸點被點亮，對於不同大小的壓力，點亮的顏色也不同，例如壓力強的地方呈現紅色、壓力弱的地方呈現綠色。如果將人類握手時感受到的壓力可視化，估計也是這樣的感覺。現在能夠檢測的壓力範圍是每平方釐米10克至數千克。

柔性觸覺感測器上使用的是0.35mm×1.1mm的薄片狀微型感測器，在手掌以4mm為間隔、在指尖以2mm為間隔排列。其特點是容易貼合曲面，在彎曲較多的部位也可以準確檢測壓力。

把這種觸覺感測器貼在機器人的手上，機器人就能夠判斷出是否有物體接觸，以及抓握的物體硬度。這種觸覺感測器計劃在2014年內投產，開發人型機器人的機構已經表現出了濃厚的興趣。

儘管如此，要實現人手那樣的程度仍非常困難。要想利用感測器完全重現人手，感測器排列的間隔要縮小到1mm，這就需要更小、更薄的感測器，成本也會水漲船高，因此，實用化還存在相當大的難度。

機器人能拿起豆腐嗎？
除了需要觸覺感測器進化以外，還有許多其他課題。

2013年，在東京舉辦的國際食品工業展「FOOMA　JAPAN　2013」上，出現了一台有趣的機器人。這是能夠在生產管線上完整抓取豆腐的機器人，開發商是經營豆腐生產設備的LANDS WORK（名古屋市）。該展會上展示的是利用4塊鐵板從側面輕輕提起豆腐的機器，這種機器通過影像確認豆腐的方向，然後用不會破壞豆腐的力量將其提起。

那麼，人型機器人的手能否實現相同的操作？

在產綜研從事機器人開發等工作的數字人體工學研究中心副主任加賀美聰指出，「抓取（豆腐那樣的）柔軟物體非常困難」。舉例來說，人在抓取豆腐的時候，為了防止豆腐破碎或滑落，會無意識地調整力度。只使用檢測接觸程度的觸覺感測器，無法實現這種感覺。雖然像LANDS WORK那樣使用四塊鐵板可以實現，但是，五指型機器手要想完成相同的操作，在技術方面還面臨諸多課題。機器人或許不需要具備烹調豆腐的能力，但就現有技術而言，抓取豆腐可以說是機器手的極限。人手擁有著現有技術無法實現的「感覺」。

除了抓握柔軟物體，機器人還有一樣不擅長的事情是用手摸索。

美國國防部高級研究計劃局（DARPA）曾舉辦過一場比賽，讓機器人從包中取出十樣物品，速度快者為勝。參賽的機器人事先並不知道包中放的是什麼。

結果，大多數機器人沒能取出所有的物品。這意味著什麼呢？加賀美表示，如果事先指定物品的種類，機器人能夠取出7～8成的物品。但是，如果事先不告知，機器人就不知道「應該取出什麼」、「應該用多大的力道抓握接觸到的物品」、「應該用多大的力拿起」。

機器手的進化不僅需要感測器技術，還需要AI（人工智慧）、影像識別等軟體技術的進化。不過，「在最近幾年，AI領域的開發進展迅速，機器人越來越聰明。與之相比，機器手的進化卻還非常緩慢」加賀美表示。美國等地如今也在通過產官學合作來開發具備通用性的機器手。

人型機器人的可能性
機器手的進化，或許會一舉拉近機器人與人的差距。

這就產生了一個爭論：機器人像人需要像到什麼程度？有意見認為，與人型機器人的開發相比，首先要做的是發展現有的工業機器人，也有不少人擔心，隨著機器人的進化，人類的能力會越來越弱。

日本經濟產業省經發佈過一份題為＜面向2025年日本與機器人共存社會＞的報告。其中有這樣一段話：

「近年來，包括對人實施物理性作業、與人交流在內，備受關注的機器人的功能不斷增加與提高，這不禁令人期待，在未來機器人將為人們的生活作出更大的貢獻。」

報告中還出現了「有必要（針對人型機器人）制定登記制度、用戶許可證制度、損害保險制度」等具體內容，表明了日本政府對於機器人運用寄予的期望。雖然「無用論」不絕於耳，但是，堅信機器人具有無數可能性的技術開發仍在穩步推進。

機器人今後將實現怎樣的進化，變為怎樣的產業？機器手的進化或許將會使科幻電影等描述的人與機器人共存的世界離現實更進一步。（記者：齊藤 美保，《日經商務週刊》）