其它人形機器人的行動都非常緩慢而呆板，這對于迪斯尼的宏大目標來說是致命的。而Jimmy具備了像生物一樣快速移動的能力，且形態還非常優雅。今年早前流傳在網上的一段視頻顯示，Jimmy能向人揮手、跳些簡單的舞步、拍打桌面。更為驚人的是，Jimmy可以在離人們很近的地方，與人溝通。在視頻中，Jimmy和一個小朋友在玩一種類似于“你拍一我拍一”那樣的游戲，在這個過程中，Jimmy甚至輕輕地拍了小朋友的臉頰——這是你在其他人形機器人的交互實驗中極少看到的。

 

　　當然，Jimmy并不是被施了魔法，它只是具備了讓人拍手叫絕的先進的工程技術。Jimmy和一般的人形機器人不同，它不是由笨重的電動機和齒輪驅動的。它引用了迪士尼專家們設計的全新的液壓動力系統，這套液壓動力系統由一些裝了空氣和水的管子組成。目前的版本雖然還需要人為控制運動，但是未來設計的版本將實現全面的自動化。

 

 

                                                                                                          可以！這很流暢！

 

 

 

　　幾年前，我們第一次寫到迪士尼的液壓動力系統。從那之后，Whitney和其他迪士尼研究團隊的同事以及天主教大學和卡內基梅隆大學專家們對這個設計進行了升級改造。

 

　　最初的動力系統利用了水和空氣。現在，一個升級版的混合動力裝置利用了兩種流體，傳輸速度更快。迪士尼研究團隊的領軍人物、目前在波士頓的東北大學任教機械與工業工程的John P. Whitney說，比起配備了諧波傳動器的高杠桿比率伺服系統和無刷電機，這個裝置的金屬項圈能承載更大的重量。它的兼容性也很高，并且具備反向制動性能，這從本質上看是非常安全的——因此特別適合應用在人形機器人的交互中。

 

　　Whitney說，當人們第一次看到Jimmy的時候，大多數人都覺得與它心心相印。“每次聽人們描述它的動作很流暢時，我都覺得挺逗的。”

 

 

                                                                                                      幕后的男人

 

 

 

　　讓機器人“活”起來：可以！這很迪士尼！｜新智造這款動力系統最大的優勢在于，它與其他發動機或是伺服系統不同，你不需要在機器人的四肢內裝進完整的系統，所以它們的體積會更小、更輕盈。但同時，它也有一些缺點：就像其他基于流體的系統一樣，你需要定期檢查它的壓強。更重要的是，想要打造一款全自動的機器人，你需要打造能完全代替人工控制的發動機和控制系統。

 

　　我們希望能在未來的迪士尼公園見到Jimmy和其他類似的機器人。但我們最希望見證的是，液壓動力系統能找到除了娛樂之外的其他應用渠道。尤其是在個人機器人領域。

 

　　Whitney表示，這確實是他最想要做出突破的領域：“對人工操作員而言的好處對自動控制而言一樣寶貴，而反向制動性能以及傳動裝置的輕量級性能都是很可貴的特征。”

 

　　為了更好地了解Jimmy，我們采訪了迪士尼研究團隊的領軍人物，目前在波士頓的東北大學任教機械與工業工程的John P. Whitney教授。以下是John P. Whitney教授采訪實錄。

 

　　IEEE Spectrum: Jimmy的動力系統與其他的發動機和齒輪系統大相徑庭。你們的靈感來源是？

 

　　John P. Whitney: 我們最初的想法和MIT研發的WAM臂以及其他基于全電阻的人為互動一樣：用一個輕量級高性能的傳動裝置，安置機器人體內的發動機，而不是當它們被安置到咬合點時，受到來自級聯慣性的阻礙。輕量級機械臂可以移動得十分迅速，所以我們可以使用一個更大的低齒輪齒數比發動機，它可以減少即增的摩擦力，并保持一定的反向制動性能。不像固定的電纜傳動裝置，我們可以通過增加水壓線，為系統輕易地增加自由度。大家都想打造出更簡單、更便宜的系統，因為輕量級、高齒輪齒數比、低摩擦的變速箱是非常昂貴的。

 

　　IEEE Spectrum: 其他系統中用過這種裝置嗎？

 

　　John P. Whitney: 有呀。滾動隔膜在很多沒有使用潤滑劑的工業制造業、光學臺懸掛、機車制動機都使用了大概一個世紀。但是，除了液壓調節器中的使用外，幾乎所有的使用方法都是氣動的。比起水壓系統，這些滾動隔膜非常適合在低壓環境中使用；而造價更為低廉的制造方法限制了促動器的轉動，所以它們不適合在絕大多數工業應用中使用。

 

　　我們的貢獻是在靜水裝置中使用這些滾動隔膜（人工或用電動機），而不是用泵和閥。在我們發表于ICRA的最新一篇論文中，我們發現混合空氣-水的靜水裝置會讓系統簡化更多。

 

　　IEEE Spectrum: 你第一次將原型放在一起并順利運作時，你的感受如何？

 

　　John P. Whitney: 當我第一次測試這個系統時，輸入和輸出的數據完美對應，它快速移動的速度讓人瞠目結舌——簡直就像在看一面3D的鏡子！盡管最初的傳動裝置非常重，而且在演示中，它只有一個咬合點，但這并不影響性能。

 

　　IEEE Spectrum: 從視頻中我們看到這個系統非常快。那么，它有什么缺點嗎？比如，需要維護？

 

　　John P. Whitney: 已經證實的是，這個隔膜非常耐用。盡管理論上經過長時間后，它們會磨損，但是在缺少摩擦的情況下，這強化纖維的疲憊感會被降到最低，這會延長它們的壽命。因為隔膜非常柔軟，強化纖維也被固化了，也就是說，它們會“優雅地變老”。

 

　　時間久了之后，隔膜內的水會發生少量的蒸騰作用，所以大概一個月內，我們會對傳動裝置內的水量進行校準。一開始，在系統內裝水，并讓空氣飄散而出是非常困難的，但是在接下來研發的新一代設計的循環裝置中，這個問題會得到完美的解決。

 

　　IEEE Spectrum: 您還會繼續在東北大學進行這個項目的研發嗎？

 

　　John P. Whitney: 這個項目的研發過程非常激動人心，而且它很有潛力，將會對除了娛樂功能之外的社交機器人研究帶來極大的影響。我感興趣的一個領域是兼容MRI的遠程針芯活檢，以及其他MR主導的程序（也就是不需要鐵和其他金屬物質的促動器）。這些應用都非常有趣，尤其是因為他們能夠在醫師使用3D MR視頻的時候，出具實時的反饋。

 

　　IEEE Spectrum: 這個系統對遙控而言堪稱完美，但是你們有想過用操作器上的發動機使它實現編程全自動嗎？

 

　　John P. Whitney: 最初的人工設置讓我們能夠分辨硬件和機械領域的難題以及人工智能方面的挑戰中。在人工操作員的指導下，它具備了模仿的功能。由此可見，在未來，高科技AI的性能將會非常強大。