超呆萌iCub人形机器人又升级！眼睛会动，还能与人交谈拥抱

2022 年 4 月 2 日 大数据文摘

大数据文摘授权转载自机器人大讲堂

来自意大利技术研究院的团队早在2004年就已经开始了对机器智能的研究，并设计出拥有自我意识的iCub系列机器人。iCub是一款仿照3岁儿童面孔设计的人形机器人（humanoid robot）。许多科技粉都十分熟悉这款机器人，iCub不再是根据特定指令完成特定动作，而是通过对周边环境的探索来获取技能，这是机器人从“听从命令”到“拥有自我意识”的跨越。

iCub这个名字中也很有意思，i取自《我，机器人》里的i; Cub取自于Kiplings Jungle Book《丛林之书》狼群养大的人类小男孩man-cub，iCub Robot字面翻译就是“我是个幼崽机器人”。

iCub 的系统基于人脑的认知结构，他能够思考，从周边的世界中学习。在过去的几年里，研究人员不仅构建了它识别物品的技巧，让他感知自己的身体，而且给予他自传式记忆，让他开始有了一种“自我”的感觉。IIT团队在14年为其拍摄10岁的生日视频，展示了iCub一步步的自我学习成长。

时隔8年，该团队推出了更先进的最新一代iCub 3机器人，其外观与初代机器人基本一致，但是将它们放在一起就能看出来，相比初代，iCub 3长高了25cm，体重也增加了19公斤，并且优化了颈部设计使其比例更协调。

iCub 3共有54个自由度，其中头部4个用来控制眉毛和眼睛，脖子3个，躯干/腰部3个，每条手臂7个，每只手9个，每条腿6个。它的头部装有旋转式立体摄像头作为眼睛，双麦克风作为耳朵，面部面板内置的led线条作为嘴巴和眉毛可以做出多种表情，每个指尖还装有触觉传感器。

其他改进包括，电池容量扩大，且电池安装位置从背部转移到了躯干部位，腿部电机性能提升使其走得更快，能做到更像人类一样的平衡和运动，以及加了一个深度感应摄像头。总的来说，iCub 3 高125cm，重52kg，且有54个自由度，各方面性能都远超初代iCub。

带来这些改进的部分原因是，研究者们试图把iCub 3打造成为一个机器化身平台（avatar system），也就是说，一个可同步体现出生物特性的远程人形机器人。

我们可以通过其在威尼斯双年展的演示视频进一步理解avatar system：在热那亚的研究员做出各种动作，其身上的iFeel设备套件会跟踪操作员的身体动作，化身平台avatar system则将动作通过光纤传输到远在威尼斯的iCub3，然后iCub3会做出跟研究员一样的各种反应。

iFeel系统包括多个部署在不同部位的惯性测量单元（IMU）、追踪用户手指运动的手套、触觉传感器，以实现全方位多角度的实时追踪。

此外，还有一个VR头戴设备，用以跟踪用户的表情、眼睛、眉毛等面部运动。这些头部特征同样可以被投射到 iCub 3 上，并以高保真度再现：iCub3会做出和人类非常相似的面部表情。

为了支持远程行走，研究员还开发了一套站立式 VR 步行装置。结合此装置，操作者可远距离控制 iCub 3 在展馆内四处走动，与人交谈、握手、甚至拥抱。同时，一切传感信息都可即时发送到远端，操作员也可以看到、触到、听到iCub3在展馆的所见所闻，其延迟仅几毫秒。

而且，很重要的一点是，iCub3的所有动作指定不是基于其本身系统，而全部由远端的研究员所控制。

其实，从avatar这个名字我们就能想到，这很像电影《阿凡达（avatar）》中的，人类穿上阿凡达的躯壳便能飞到遥远星球潘多拉开采资源。而来自IIT的研究团队也真的实现了穿上iFeel就能远程观展。

甚至如IIT 项目协调员 Daniele Pucci 所说的，“在不久的将来我们可以期望这个系统在元宇宙中的应用，它实际上是远程人类化身。”

伴随着学习能力的逐步提高，人形机器人一方面可以越来越像人类一样行走并完成各种功能，另一方面，结合人工智能的发展，也将逐步具备人类的思维与自主学习能力，甚至发展出“自我意识”。这也是iCub最初的设计想法：通过对机器智能的研究，探索怎么通过机器来模拟人的大脑。

其实对于这种iCub系列“拟人性”的学习机器人，欧洲商业联合促进中心协调专员岳巍有一个很好的类比：“iCub就类似于苹果手机，可以装载和更新许多系统和软件，而其余机器人更像是老款诺基亚手机，只能把玩系统自带的一些游戏，不可以再进行更新或安装新的程序。” 这些可装载更新的系统软件，就是iCub的自我学习能力。