開源硬體在“機器人網際網路混搭”中首次亮相

由驅動手機和任天堂DS的相同晶片驅動,一個藍色小盒子有望在機器人技術領域實現Altair對家用電腦的貢獻

伊拉·努爾巴赫什是匹茲堡卡內基梅隆大學的機器人學教授,該大學擁有世界上最負盛名的機器人學專案之一,他的研究由谷歌、英特爾和微軟等公司資助。但最終,他說,他這樣做是為了孩子們。

努爾巴赫什說:“[機器人]對不同群體的人們來說真的很有趣”,他的研究表明,當孩子們被給予涉及機器人的程式設計任務時,女孩的興趣不亞於男孩,而且每個人都更有可能堅持課程。“如果有一個[軟體]錯誤,”他補充說,“機器人可能會偏離桌子,然後我必須撲過去抓住它。這比計算機螢幕上的一個導致紅線偏移兩個畫素的錯誤更能激勵人們。”

努爾巴赫什與奧斯汀機器人零件製造商Charmed Labs的總裁裡奇·勒格朗合作,希望透過向公眾提供一整套工具,用五金店 readily available 的零件構建自己的機器人,從而將DIY機器人技術提升到一個新的水平——無需焊接或程式設計。


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努爾巴赫什專案的核心,被稱為遠端呈現機器人套件 (TeRK),是Qwerk,一個略大於五英寸見方、一英寸厚的盒子。在這個小巧的、Linux驅動的框架中,勒格朗和他的工程師團隊塞進了一個200兆赫茲的ARM處理器——與諾基亞N系列智慧手機和任天堂DS相同的晶片——32兆位元組的SDRAM和16兆位元組的快閃記憶體。它可以通WiFi、USB 2.0、16個伺服控制器和許多其他輸入和輸出連線到外部世界。

考慮到它所包含的強大功能,Qwerk的最終成本遠低於可能的成本,每個售價350美元。勒格朗說,原因是他不必為工程師額外花錢,他們中的許多人自願付出時間和以折扣價工作,因為他們相信這個專案。透過使教育工作者和業餘愛好者都能接觸到Qwerk,TeRK計劃旨在讓任何人都能將其用作他們可以想象的幾乎任何機器人的控制中心。不過,最初,Qwerk將用於教學和“只是為了好玩”的專案。

在線上,TeRK使用者可以訪問機器人套件的完整零件列表,範圍從簡單(想想一個帶有攝像頭的三個輪子的間諜機器人,可以從任何Web瀏覽器控制,並且可以在幾個小時內構建完成)到雄心勃勃:勒格朗設想在Qwerk驅動的機器人上安裝一個手臂,使其能夠執行諸如按下電梯按鈕之類的功能,以便在整個辦公樓內導航。執行Qwerk的所有軟體都是開源的,這使得TeRK在技術嫻熟的人手中非常靈活。“我們希望人們注意到天空才是極限,”努爾巴赫什指出。

Qwerk甚至使用現場可程式設計門陣列 (FPGA) 來執行控制功能。與普通積體電路(在工廠中被永久蝕刻)不同,FPGA可以由使用者重新配置。勒格朗表示,這種控制是前所未有的。

勒格朗說:“[TeRK]不僅從軟體角度來看是開放的,而且從硬體角度來看也是開放的。” “這是這個行業從未見過的。”

努爾巴赫什和他的團隊試圖透過建立軟體使TeRK即使對於最不懂程式設計的學生也易於使用,該軟體允許學生透過在計算機上排列代表各種任務的彩色圖示來簡單地程式設計Qwerk。然後,Qwerk按照學生指定的順序執行這些圖示代表的動作。但努爾巴赫什希望吸引極客和新手。

他說:“我們也希望有人[類似於機械師]去汽車引擎蓋下。” “在各個層面,我們都揭示了足夠的內部細節,以便使用者可以進入並在他們想要的最低級別進行程式設計。”

Qwerk使用網際網路通訊引擎,允許PC或Mac上的各種程式直接從小藍盒子傳送命令或接收感測器資料。努爾巴赫什和他的學生們也在為微軟機器人工作室開發一個介面。

更廣泛的TeRK社群的成員開始使用Qwerk構建自己的專案,以及TeRK網站上提供的說明和軟體,而努爾巴赫什實驗室的成員則專注於使用這些工具開發機器人和課程,旨在保持那些經常退出傳統計算機科學課程的群體的興趣。

努爾巴赫什承認:“在計算機科學入門課程中,保留率一直是一個問題。” 計算機科學是過去二十年中唯一沒有經歷女性入學人數增加的科學和工程領域。恰恰相反:自1985年達到頂峰以來,獲得計算機科學學位的女性比例一直在下降。該領域的許多人將這種趨勢視為一場危機,這也是谷歌、微軟和英特爾同意支援努爾巴赫什工作的部分原因。這三家公司都渴望在未來幾十年內建立一支多元化的勞動力隊伍。

努爾巴赫什說:“當你看看誰進入這些課程時,它是多元化的,包括女性……但她們很早就退出了”,剩下的就是一群男性“極客”。他為解決這個問題而開發的課程之一是在敘事遊戲中使用了機器人。“我們想將機器人融入到已經有意義的事情中。事實證明,中學女生正在寫部落格、記日記等等,所以我們讓她們創造出能表達她們感受的機器人……這與移動地球或撿起乒乓球的機器人非常不同。”

與涉及完全由志願者構建的軟體的其他開源專案(如Firefox和Linux)一樣,TeRK的成功或失敗最終可能取決於是否能吸引一批程式設計師和工程師,他們願意為Qwerk編寫新程式碼,併為構建機器人所需的硬體建立新方案。

勒格朗說:“硬體很重要,但社群是這個專案最重要的部分。” 到目前為止,社群看起來很健康:努爾巴赫什即將釋出Qwerk使用者提交的第一批專案。這是一個多樣化的群體,包括一個可以移動的奧斯曼沙發,一個坐在你桌子上並根據你當天是否有足夠的運動而膨脹和收縮的娃娃,以及Qwerk與iRobot的Create平臺(Roomba機器人吸塵器的製造商)的雄心勃勃的結合。

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