這兩個研究人員開發(fā)了一套“人工機器人神經(jīng)系統(tǒng)”，能夠教機器人去感覺疼痛，同時為了避免對他們的電機、齒輪或是電子元件產(chǎn)生損壞，這些機器人需要對疼痛快速做出反應(yīng)。上周，在瑞典首都斯德哥爾摩舉辦的IEEE機器人與自動化國際會議（IRA）上，他們展示了這個項目。

　　為什么讓機器人感覺疼痛是個好想法呢？在研究員Johannes Kuehn來看，這個問題的答案其實和“為什么讓人類感覺疼痛是個好想法”的答案是一樣的。“疼痛，是一個保護我們的系統(tǒng)，”他說道，“當(dāng)我們避開疼痛源，就能幫助我們不受傷害。”那些無法感受到疼痛的人，往往更容易受傷，因為他們的身體對受到的傷害無法及時做出本能反應(yīng)。

　　Kuehn是和Sami Haddadin教授一起開發(fā)該項目的。Sami Haddadin教授是世界上最著名的物理人機交互和安全專家之一。Kuehn表示，通過保護機器人免受損害，他們的系統(tǒng)也可以保護人類。我們知道，機器人的數(shù)量在不斷增長，在很多情況下，它們會和人類工人近距離工作，一些無法監(jiān)測到的機器人設(shè)備損壞，可能會導(dǎo)致生產(chǎn)事故，并給人類工人安全帶來威脅。Kuehn和Haddadin推斷，如果我們?nèi)祟惖纳餀C制能夠如此有效地感受、回應(yīng)疼痛，為什么不設(shè)計一個能夠模擬疼痛生物機制的仿生機器人控制器呢？這種控制器可以反射性地反應(yīng)疼痛，繼而在有潛在危險的交互中保護機器人。

　　實際上，這種機器人反射控制器的想法并不是新概念。大約在五年前，Torsten Kroeger和他在斯坦福大學(xué)及羅馬大學(xué)的同事La Sapienza就一起開發(fā)了類似的控制器，幫助機器人手臂避免和人類發(fā)生碰撞。

　　控制器能讓機器人避免和人類發(fā)生碰撞，不過這些設(shè)備的設(shè)計初衷都是防止機器人碰到人類，但是卻完全沒有考慮機器人自身的安全（除了一些附產(chǎn)品）。事實上，設(shè)計一個能夠感覺疼痛、并對疼痛產(chǎn)生反應(yīng)的人工智能機器人神經(jīng)系統(tǒng)是完全不同的事情，它需要基于人類如何應(yīng)對疼痛觸感，正如Kuehn和Haddadin在他們ICRA論文中所寫道的：

　　機器人需要有能力檢測、區(qū)分一些無法預(yù)知的物理狀態(tài)和擾動，對于那些可能對自己產(chǎn)生潛在傷害的情況，機器人需要進行評級，并采取適當(dāng)?shù)膶Σ撸簿褪欠瓷?。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)需求，人類原型成為了我們的靈感，這意味著，人類對疼痛的反射動作將會用于設(shè)計機器人疼痛感覺模型和反應(yīng)控制。基于對人類疼痛研究的理解，我們專注于將機器人的疼痛感覺“范化”，作為對觸感的一種解釋。

　　在展示的一個在Kuka手臂上的控制器原型是如何運行的時候，這個控制器搭載了一個“生物觸覺指尖傳感器”，它可以感受壓力和溫度。筆者似乎能感受到一個機器人發(fā)出“噢，好疼！”的叫聲，而且隨著疼痛感越來越強烈，它的叫聲每次也會越來越高：

　　這個機器人觸覺系統(tǒng)使用了一個“受到人類皮膚結(jié)構(gòu)啟發(fā)的神經(jīng)機器人組織模型”，該模型可以決定在某一量級的受力時，機器人應(yīng)該感受多少疼痛。就像人類神經(jīng)元，當(dāng)受力超過一定的臨界值，這個模型會將重復(fù)傳遞疼痛信息峰值，此時疼痛控制器會根據(jù)疼痛信息分類做出反應(yīng)，疼痛分類包括輕度、中度、以及重度疼痛。

　　在“輕度”疼痛級別，這種接觸發(fā)生時可能會傷到機器人，或者，當(dāng)機器人在執(zhí)行任務(wù)時要預(yù)防這種疼痛出現(xiàn)。機器人“感到”不舒服，應(yīng)該平穩(wěn)地縮回操作，直到接觸結(jié)束。強烈碰撞屬于“中度”疼痛級別。機器人“感覺”中度疼痛，應(yīng)該快速縮回操作，遠(yuǎn)離疼痛源，直到接觸結(jié)束。之后，機器人可以選擇退回，終止操作。“重度”疼痛級別包含了所有可能對機器人產(chǎn)生損害的接觸，此時的機器人可能需要“求助”才能避免疼痛。為了防止這種損害造成更大傷害，機器人要切換到有額外阻尼的重力補償，以此耗散疼痛，通過其嚴(yán)格的被動行為，改善機器人安全性和機器人的使用環(huán)境。

　　在生物感知和控制方面，Kuehn和Haddadin的論文首次探討了基于疼痛的機器人反射控制器，盡管這種情況聽上去似乎充滿了災(zāi)難感，但該技術(shù)卻能讓絕大多數(shù)機器人從中受益，不僅能夠提升機器人自主性，而且還能確保機器人和人類工人協(xié)同工作時的安全性。當(dāng)然，確保機器人不會傷害人類才是重中之重，但如果我們想要讓機器人安全地在我們?nèi)祟惿磉叧霈F(xiàn)，首先要讓機器人能確保自己不受傷害。