斯坦福大学打造全新多学科“统一”机器人中心

斯坦福大学在机器人研究领域一直走在世界前列，但过去这些研究人员却分散在校园的各个角落，如今，他们终于有了一个统一的、最先进的科研、教育和合作空间——全新的斯坦福机器人中心。

这个中心位于帕卡德电气工程大楼下方的地下室，曾经只是一条昏暗、冷清的研究人员走廊。然而，经过多年的精心规划、筹款和建设，全新的斯坦福机器人中心终于在11月1日迎来了招待会和正式开业。

走进这个全新的机器人中心，首先映入眼帘的是一个明亮、开放、充满活力的空间。宽敞的研究室内，并排排列着各种先进的科研设备。在一个角落里，一名舞者正在翩翩起舞，她的每一个动作都被精确地数字化，并实时投射到附近的显示屏上，让人不禁惊叹于技术的神奇。

而在隔壁的研究室内，一对机械臂正在忙碌地铺床，动作流畅而准确。不远处，另一组研究人员正在调试一台能够准备饭菜的机器人，它灵巧地拿起食材，进行切配和烹饪。而在房间的另一边，一名医学生正专注地盯着一个立体镜头，通过操纵手动工具来进行模拟手术练习。

“我1981年来到斯坦福大学，就一直怀揣着这样一个梦想，”新斯坦福机器人中心主任、空间设计和改造的策划者乌萨马·哈蒂布感慨地说，“除非我们将机器人技术的所有不同研究领域结合在一起，否则机器人技术不可能真正取得突破。机械工程、计算机科学、材料科学、电气工程、人工智能……这些领域之间有着千丝万缕的联系，我们真的需要一个可以称之为‘家’的地方。”

哈提卜是斯坦福大学计算机科学领域的知名教授，他在四十多年的研究生涯中，因多款机器人而登上头条新闻。其中最著名的莫过于他的人形OceanOne潜水机器人。这款机器人曾帮助科学家们探索沉船和深海珊瑚礁，大大降低了人类潜水员的风险。

多学科融合 打造全新科研平台

自20世纪60年代以来，斯坦福大学就一直处于机器人技术的前沿。从“斯坦福车”这种用于月球任务的早期机器人漫游车原型，到“Shakey”这种世界上第一个具有计算机视觉的人工智能机器人，再到改变工厂车间的早期机器人手臂，斯坦福大学在机器人研究领域取得了无数开创性的成果。

而全新的斯坦福机器人中心，正是这些成果的延续和升华。机械工程学教授、粘性机器人发明者马克·卡特科斯基表示：“乌萨马和我至少十五年来一直梦想着建立一个这样的中心。”

卡特科斯基提到的粘性机器人Stickybot，是一款能够使用受壁虎脚趾抓握能力启发的脚来在垂直玻璃面上攀爬的机器人。当时，他和哈提卜就设想建立一个大型中央机器人中心，将各个分散的实验室统一起来，以便更好地组织、开展大型科研项目。

“现在，我们的科研模式往往是自下而上的，”卡特科斯基说，“你可能会看到由一、两名或三名教师组成的小团队，他们聚在一起提出一些科研想法，但这与我们梦想中的大型科研平台还有很大的差距。全新的机器人中心将使我们能够开展更大规模的科研项目，将我们所有不同的技能和领域集中在一次努力中，这将为我们带来很多新的机会。”

家用机器人 助力未来生活

在新的机器人中心里，计算机科学助理教授Jeannette Bohg已经看到了这个平台的优势。她专门研究家用机器人，这些机器人未来可能会走进千家万户，帮助人们打扫房间、洗衣服，甚至陪伴老年人独立生活更长的时间。

Bohg领导着交互式感知和机器人学习实验室，是多所大学共同努力研发的TidyBot项目的关键贡献者。TidyBot是一款家用机器人，它使用计算机视觉和人工智能来识别房间内的日常物品，然后抓取它们并将它们放在适当的位置——无论是洗碗机中的盘子、篮子里的衣服还是书架上的书籍。

Bohg坦言，TidyBot的研发过程中也面临着一个关键的挑战，那就是如何知道“正确的位置”在哪里。因为这对于每个用户来说都是一个主观的决定，机器人必须了解主人的偏好才能完成任务。

为了解决这个问题，Bohg的团队正在致力于研发更加智能的抓握臂和手部组件，让TidyBot能够更好地适应各种环境和任务。而新的机器人中心为她的团队提供了更加宽敞和先进的实验空间。新的家庭套房就像一个小家一样，TidyBot可以在这里进行各种任务的模拟和练习。

“2017年，当我来到斯坦福大学并建立我的实验室时，我发现空间非常有限，这对于我们所做的研究类型来说是一个很大的挑战。”Bohg回忆道，“实验室里到处都是机器人手臂，每个人都坐在彼此的空间里做实验，这极大地限制了我们的研究效率和创造力。”

邻近合作 催生新机遇

机械工程学教授Allison Okamura是医学协作触觉和机器人（CHARM）实验室的负责人。她和她的团队致力于开发先进的触摸交互工具和原理，特别是在生物医学应用中。Okamura开发的机器人手术设备远程操作工具、用于假肢和身体康复的机器人以及用于高风险环境中检查和搜救的仿生机器人，都取得了显著的成果。

对于Okamura来说，新机器人中心提供的最大优势就是邻近性带来的合作机会。她预计，各个实验室之间将有更多的机会了解彼此的研究方向，并寻求合作的可能性。

“这种合作的机会已经出现了。”Okamura说。她描述了一次最近的会议，当时她的团队正在测试并准备演示一款柔软蛇形机器人，这款机器人可以在地震地区进行救援行动。而另一个实验室的一名学生走过来表示，他们一直在寻求将机器学习应用于这种蛇形机器人的方法。

“直到看到它我才知道，但这正是我所需要的。”这名学生激动地说。于是，一次全新的合作就此诞生。Okamura的学生现在正在撰写完整的论文章节，讲述这次偶遇所带来的研究成果。

独特设计 打造非凡科研空间

斯坦福大学工程学院设施和规划副主任布莱恩·卡里利对建造新机器人中心所需的一切都有着深入的了解。他帮助设计了新空间并管理了扩建工作。

卡里利见证了新机器人中心从哈提卜和一些密切合作者头脑中的一个单纯概念，发展成为一个与世界上任何其他机器人中心都不同的非凡科研蜂巢。他负责建议该中心采用独特的灯光设计，让嵌入式天花板看起来像真正的窗户，蔚蓝的天空下飘着白云，将原本昏暗的地下室变成了一个明亮而充满活力的空间。

此外，卡里利还为满足新机器人中心各个科研团队的独特需求而自豪。医疗套房内配备了一台当今世界上最先进的手术机器人；家庭套房内则设有洗衣机/烘干机和功能齐全的厨房。这些设施为科研人员提供了更加便捷和高效的实验环境。

哈提布指出，新机器人中心的发展仍在继续。他指着一个空荡荡的研究区域说：“我想象着这里将来会成为一个独特的功能区——一个用厚厚的透明玻璃围起来的水族馆，里面装有数千加仑的搅拌海水，我们的游泳机器人可以在这里微调它们的水下探索技能。”

尽管预算和技术挑战仍然存在，但哈提布希望有一天能够在这个真实的水下环境中测试他的OceanOne机器人。在土木与环境工程系的帮助下，哈提卜和卡里利正在制定安装泵的计划，这些泵可以将大量海水（每分钟30000加仑）输送到水箱中，以模仿海洋强大的水流。

如今，新机器人中心的实验室和科研人员已经开始意识到这个平台的巨大潜力，并享受着这个专为他们的需求而设计的共享空间。“今天的斯坦福机器人中心真是太漂亮了！”哈提布由衷地感叹道，“每个人——院长、教师、学生以及我们在工业界和学术界的合作伙伴——都非常高兴看到它成为现实。”