专访场地机器人之父William Whittaker

William (Red) Whittaker:卡耐基梅隆大学机器人研究所教授;Astrobotic 科技 CEO;Whittaker 被认为是场地机器人之父,开发出了一系列用于空间探索、矿业、农业的自动化机器人(超过 60 种)。在 1983 年,为了清除三里岛核电站中的放射性物质,他建立了场地机器人中心(Field Robotics Center),核电站的清理任务全部由机器人完成。他也建立了位于卡耐基梅隆大学机器人研究所(RI)内的国家机器人工程中心(National Robotics Engineering Center),这是世界上最大的机器人研发组织。其研究方向是解决机器人计算结构问题,为非重复性任务建模并规划,解决随机动态的环境目标感应的复杂问题,以及集成完全的机器人系统。此外,Whittaker 正在参与谷歌 2000万美金的 Lunar XPRIZE 机器人探月竞赛。


Whittaker 同时还是美国人工智能协会会员,美国国家科学院空间研究委员会成员,曾获得艾伦•纽厄尔卓越研究奖、卡内基梅隆大学Teare教学卓越奖、机器人杰出成就 Joseph Engelberger 奖等一系列奖彰。《财富》曾称其为「美国制造的英雄」。


场地机器人:Whittaker 对「field robotics 」的定义是在无约束的、无事先计划的、户外以及全范围的操作与环境条件下的机器人,也就是「自然」环境中的机器人。作为场地机器人之父,Whittaker 开辟了机器人移动技术( locomotion technologies)、导航与路线规划方法、先进的传感系统。

图 1. William (Red)Whittaker 博士Pransky:在你所有的机器人项目中,你最喜欢的是哪一个?为什么?


Whittaker:机器人竞赛,因为它带来了巨大的技术飞跃。它改变了世界的观念,萌发了一个巨大的产业和一代伟大的人物。你不得不尊重技术和企业中每一个部分,因为事实上大部分技术在一段时间内只能缓慢前进一步,所以构成整个技术的每一步都很重要。我很喜欢在自然界里探索原生态的东西。真正对世界产生影响的巨大飞跃其实是像但丁计划这样的事情。当然,机器人竞赛也是非常有意思的,即便我还没有做任何我不喜欢的事情。

图 2. 沙尘暴在 2004 DARPA 挑战赛中获得第一


附注:DARPA 挑战赛(The Defense Advanced Research Projects Agency(DARPA) Grand Challenge)是世界上第一个无人驾驶汽车的长距离竞赛,该比赛致力于促进机器人的发展,且是截止于 2015 年的美国陆军军队自动化任务的一部分。但是2004 年没有一辆车完成了这个比赛,一年半后,DARPA 把比赛奖金提高了一倍,总额为 200 万美元。Whittaker 的悍马「沙尘暴」完成了第二界届DARPA 大挑战。他的自动 2007  Chevy Tahoe「Boss」又赢得了 2007 DARPA城市挑战赛的 200万美元。

2004 DARPA 挑战赛是最重要的自动驾驶汽车大赛,再也没有第二次机会去体验这场比赛了。我们从零开始做一些我们这个时代的世界上大部分人都想过但从未做过的事情。这一历史性赛事中的技术催生了一个十亿美元产业,它刚刚起步。


Pransky:你期望的理想环境中的机器人性能和你实际将它们放到真实世界中时的最大不同之处是什么?

Whittaker:我们第一个室外自动机器,Terregator 是最出乎我们意料的,即便我很难想起我的哪个机器人在开发过程中没有给过我惊喜。


图 3. 1983年,配备摄像头和无线遥测的 Terregator 移动机器人在卡耐基·梅隆大学内的小道上巡航


Pransky:你是怎么纠正橡树的形象的?

Whittaker:我们改进了视觉,把特征描述修改的特别醒目,不只是按照直的特征,还要循路径的连续曲线。后来这条小道在笔直通向那棵树之前有一段弯曲的地方。由于我们只设计了直线驾驶,一旦我们在实际操作中降低了设计的要求,沿着曲线并处理拐弯,那就是做了分流机动(diversion maneuver)。Terregator 成了接下来至少十年中唯一的室外自动驾驶机器人。部分原因是在那个时代,很容易就在这个领域里领先。


Pransky:职业生涯中,你最骄傲的一个时刻是什么?

Whittaker:虽然我不重视个人荣誉,但我想说,我们在三里岛上把所有东西都清理干净关上大门的那一天是我最骄傲的时刻。这些年的清理工作都是由机器人在三里岛地下室里完成的。直到今天都没有一个人去过那个地下室。


Pransky:你最初是怎么参与到三里岛事故中去的?第一个机器人花了多长时间才进入到地下室?

Whittaker:这次事故发生在 1979 年。在接下来的五年中,处理工作做得不多。在美国这里,原子核反应堆被隔离在5~6英尺厚的增强的钢筋混凝土墙内。如果发生爆炸,这个建筑物能防止气体、液体和其他物质泄露出去。好消息是,污染没有泄露出去。坏消息是清理建筑里的这些污染物要花费好几年时间。成千上万加仑的被污染的水淹没了地下室。大量的碎片,包括大量的溶解的放射性核素,如铯、锶和铀燃料芯块从反应堆中冲了出来,进入了地下室。


Pransky:是他们找的你,还是你主动联系他们的?

图 4. 自1979 年 3 月发生核事故后,这个远程侦察车第一个进入三里岛地下室


Whittaker: 1983 年我开始主动联系他们,并且聊了几句。我走上那条路,出现在他们面前,跟他们沟通。后来就在那些桌子的转角处,他们打电话给我,让我想办法来做清理工作,尤其是地下室的清理。从接洽到机器人在实验室研发出来交付一共花了六个月。1984 年 11月,那栋建筑物里的机器人就已经全部部署好了。然后它们在被淹的地下室里进行了四年的连续调查和清理工作。


Pransky:你犯的最大错误或者说得到的最大教训是什么?

Whittaker:最大的教训是要解决真正想要和需要解决的事情,不要执着于先入为主的想法。但是解决方法总比你做出来的多。


Pranksy:你显然已经在技术推进和经济上取得了巨大的成功。你能描述一些关于你是如何获得启动资金的吗?

Whittaker:以我个人经验,启动资金来源于政府种子合约项目( government seed contracts)和做由政府资助的解决国家问题的项目。但是启动资金只是一小部分。重要的是在初期成功后从金融和公益组织那里吸引到更多的投资。大多数这些项目能成功都是因为「它本身就是正确的事情」,而这些都在技术和金融支持方面吸引了大量的个人好感。


Pransky:你所建立的企业如何做财务?你卖出 一些了吗?

Whittaker:我没有太多选择的余地去自由地谈论这些。我认为,最为显著的一家公司是 RedZone Robotics 。由于大约五年前的资本注入,我捞到了一笔钱。 RedZone 是一个范例,我建立这家公司去展开核清理工作,但是,其主要应用却成为下水道服务,因为整个世界都需要清洁的下水管道来供水。机器人能提供完美的可扩展的解决方案,因为人类确实不适合清理直径为 10 到 16 英寸(25.4 到 40.6 厘米)的长管道。 在这个服务业,除了机器人硬件,还有依赖于自动化报告和对报告结果的解释的信息以及基础设施业务。从基础设施的角度来看,下水道会折旧,而且日益需要更多的主动服务。维修下水管道的真实费用大约是 2500 万到 3000 万美元(图 5 )。


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图 5. RedZone 是领先的废水资产管理系统供应商


Pransky:你认为对于一个想要进入商界的博士生来说,最重要的是什么?

Whittaker:我们的博士在技术,智力和学术发展上具有难以置信的优势,这是一个很高的门槛。在博士期间,在我看来,最有价值的是教他们「捕,杀和吃」(hunt,kill and eat)。我常用这个说法。但是无论他们是进入商业,还是搞研发或学术事业。他们都是在经营自己的事业。他们多数的成功取决于「捕,杀和吃」的能力,这和他们依赖技术和知识技巧一样重要。


Prasky:运送十个机器人到火星,或者运送九个机器人和一个人到火星,如果你必须在两者之间做出选择,你选哪项?为什么呢?

Whittaker:我选择运送九个机器人和一个人。能让人们产生共鸣的一个雄心壮志是太空旅行。这拥有我之前说过的基本要素,会导致科技发展,世界信念的转变,庞大的新产业的萌发和让全球都参与进来。在正确的技术业务和竞争启动下,今年我们将会看到突破。


附注: The Google Lunar X PRIZE(谷歌月球 X 大赛) 是由 XPRIZE 组织谷歌资助的耗资 3000 万美元的太空竞赛。在这场比赛中,如果哪个私人资助的太空飞行团队率先让机器人漫游者着陆月球,在上面旅行 500 米,并向地球传送高清晰度的视频和图片,那么它将获得大奖。这场竞赛的截止日期是 2017 年 12 月。

Astrobotic  是一家私人月球物流公司,由 Whittaker 在 2007 年与他人联合成立,其使命是为公司、政府、大学、非营利机构和个人运载物品到月球上去。 Astrobotic 已经从 Lunar XPRIZE 赢得三项里程碑大奖,奖金共计 175 万美元。 Astrobotic 是有资格争夺最高奖项的 16 个团队之一(图 6 )。

图 6. Astrobotic 公司的 Griffin Lander 和卡耐基·梅隆大学的 Andy 将运载物品上月球


Pransky:为什么要把登陆月球作为你人生的大事记呢?这是纯粹的集资活动还是你看到了其他收益?

Whittaker:登陆月球象征的不只是技术成就也象征着人类的成就。


其他收益要远远超过商业意义上的集资。有很多重大的收益都与之相关,比如让人们引发共鸣与想象。事实上,只有它接触到了、关联到了这个世界,它才能真正地有意义。例如,Space X 的意义是极大地降低了发射成本,这是可能是最大的障碍。在 2015 年12 月,Space X 带着尾巴上的发射火箭自动降落在美国佛罗里达州的 1 区垫( Zone 1 pad) 上。这是一次革新,一项令人激动的技术成就。我在陆地、海洋、空中、水下和地下的技术已经做出了奇迹,宇宙是我一生中的另一个野心。


毫无疑问,我们正在登月,白手起家,做下来的过程相当艰难。它的一部分是使它看起来容易到无足轻重,但事实上相当棘手。现在,它转过身去在你能梦想到的地方,你可以做到的。

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