VR人型机器人发展与未来应用
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摘 要 由于人类形态在现代社会的普适性以及操作者人类本身对于人形的极为熟悉，VR与机器人结合成为了一个具有相当发展前景的方向。针对于这一发展现状，文章主要讨论了VR与人型机器人结合的几个主要的发展方向，包括了远程操控，救援型机器人，以及在生物入侵防治方面的讨论与展望。
关键词 VR；人型机器人；救援；远程操控；生物入侵防治
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）234-0133-02
由于VR提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。VR逐渐成为了一种崭新的人机交互技术。另外，人型机器人具有极高的社会普适性。不仅操作者对类人型机器人十分熟悉，而且人型机器人能更好的适应人类社会。因此，将VR技术与人型机器人结合形成了一个崭新的话题。
1 发展现状
1.1 VR技术的发展现状
VR，是Virtual Reality的简称，它的实现方式是通过计算机系统和传感器技术结合而生产的一个三维模拟环境，这项技术的优势是人机交互，VR可以调动操作者的听觉、触觉、视觉等感官系统，令操作者有身临其境的感受。目前，VR技术在航天，游戏等多个领域高速发展。VR首先是通过计算机图像制成的逼真的视觉，听觉效果来模拟一个逼真的虚拟空间。再通过其他设备令操作者实现虚拟与现实的互动，带来沉浸式体验。VR通过计算机辅助来实现高端虚拟成像技术，让操作者借助计算机处理的复杂数据进行交互操作的平台，这对于传统的人机视窗操作来说是一个巨大的革新[ 1 ]。
1.2 人型机器人的发展现状
人型机器人是具备人类外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双足步行方式，通过手臂和身体的协调完成一定的功能。与传统的机器人相比，人型机器人具有显著的优势。人型机器人是控制科学、传感器技术、人工智能、材料科学等学科技术进步，以及机器人使用范围擴大和人类日常生活需要的产物。人型机器人以类人型的形态出现，更容易被人类接受。人型机器人作为一个复杂的机电系统，它的发展和机构学，控制技术，传感器技术，人工智能技术的发展息息相关，这四项关键技术的发展与进步直接影响着人型机器人技术的发展[ 2 ]。
为何一定要用人型的机器人？是因为依据人型的整体仿生依据在于人的功能和发挥是和人的特定尺度是相关联的。人手的大小与其抓握物体的大小相关联，人的身高、臂长、腿长与其运动的幅度与动作是有关联的。因而这种尺度直接规定了人行动的范围。人的特定生态尺度和环境构成了独特的关系。功能的发挥必须是对这种关系的识别。人型机器的设计技术实现是未来能够让它融入人类环境。机器人的拟人性研究目的不是造出一个人工的人，而是要利用这种机制来帮助机器人技术完成其社会的整合[ 3 ]。
1.3 VR人型机器人T-HR3
VR人型机器人T-HR3，是动作捕捉技术、VR技术、人型机器人技术的结合产物。该机器人使用了动作捕捉与映射操作的原理，将操作员的动作同步映射，利用机械式动作捕捉技术，将操作员的动作同步示教与机器人。动作捕捉记录操作员的动作，并将其转换为数字模型的动作，传输在人型机器人上。机器人将环境的信息传送给操作者，操作者根据信息做出各种动作，运动捕捉系统将动作捕捉下来，实时传送给机器人并控制其完成同样的动作。此外，该机器人的VR的摄像头安装在人型机器人的头部，这样，操作员的视觉在人型机器人的眼部，让操作者可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。操作员可以在保持原位不动的情况下，控制机器人进行行走，包括前后或者侧向移动机器人。
2 未来应用展望
2.1 远程操作
由于现在时常需要人们频繁的去往世界各地参加各种各样的会议与活动。但由于交通时间成本与经济成本过高的问题。往往造成一个短暂的会议与活动需要大量的通勤时间投入。
若是利用VR人型机器人，则可以顺利的解决这一麻烦。在VR人型机器人上，由VR设备提供视觉，利用动作捕捉技术提供机器人的行动，当在机器人手上安装触觉传感器后，通过手套内置的触觉传感器，佩戴者能够“感觉”到动作变化，以此提供了触觉。由于错觉的存在，大脑会将看到的产生相同感觉的肢体认为成自己的躯体。这样，操作者在使用VR人型机器人的时候，并不会感到太多的陌生感，这就像一个人的一具替身。
这样，使得远程操控具有了可行性，不再需要千里迢迢的赶赴事件现场，也不需要乘坐数个小时的飞机前往世界各地。
2.2 救援型机器人
VR人型机器人的另一大重要功能就是救援。现在，常规的救援型机器人，主要是履带式与轮式的。这两种都非常容易受到地面的影响，对行驶造成极大的阻碍。这些救援机器人的泛用性都不高，极易受到救援环境的限制。例如，轮式机器人在潮湿环境中，遇到泥泞及青苔容易打滑，一旦打滑或陷入泥泞，就无法独立的进行救援任务。履带式机器人，除了在楼宇营救，或者楼层火灾营救中受到楼梯的影响外，其爬坡角度也受到了极大的限制。若应对不同的环境，需要不同的救援机器人，则对救援团队有极大的经济压力，对救援队员来说，也要求精通各种救援机器人的使用。使得救援门槛大大提高。
人型救援机器人，适合成为一款泛用性救援机器人，在绝大部分的救援环境中都可以使用。较小的受到救援环境的影响。由于其无需氧气，可以在水下救援。其双足步行系统，也善于攀登于翻越。由于现代社会的大部分设施都是服务于人类的。因此，人型救援型机器人能更好的适应环境。并且，使用了救援型机器人后，在危险的作业环境下，救援队员也不会因为产生恐慌情绪，而失去理智，在救援环境中丧命，造成不必要的人员伤亡事故。
2.3 在生物入侵防治方向的展望
众所周知，生物入侵防止是一个极为重要的话题，也是世界各国的重点关注对象。例如澳大利亚著名的生物入侵者兔子，由于没有天敌，澳洲的兔子数量曾达到了创纪录的100亿只。后来不得不使用狼群，轰炸机，甚至生物武器才防止成功。除此之外，还有入侵美国的亚洲鲤鱼，入侵中国的福寿螺等。给世界各国，造成了巨大的经济损失，生态破坏以及威胁居民的健康。 目前为止，电子游戏玩家是一个非常庞大的游戏群体，比如steam游戏平台，日同时在线玩家超过700万人，一段时间比较火爆的游戏，每天同时在线人数甚至接近千万。这是一股不可小觑的力量。
如果我们将VR人型机器人与电子游戏结合，用玩家的力量，去解决生物入侵者，似乎不失为一种好办法。可以试着参考一款游戏《怪物猎人》，在这个游戏中，利用工会系统发布任务，让玩家去对一定区域的猎物经行清剿。在游戲的背景中，玩家们对一块区域进行清剿是因为由于这一区域的生态圈失衡，某一种生物大量繁殖。不难看出，这个背景其实指的就是对大量繁殖导致生态圈失衡的生物进行人为控制。这款游戏，是当今最为热门的几大游戏之一，如果我们套用这个游戏的模式，用工会发布任务，把现实中的出现了生物入侵现象的严重区域圈起来，调动玩家，让玩家控制VR人型机器人对这一区域进行清剿。无论是动物入侵者还是植物入侵者，都可以使用这样的方法。让玩家使用的这些VR人型机器人，可以制作的相对较小以及脆弱很多，这样，生物入侵者们有能力破坏这些机器人，同时，给予了玩家一定的挑战性。机器人的动作亦可以僵硬一些，这样可以减少制作的成本。同时可以设置天梯奖励系统，水平越高，完成任务越多的玩家，将有权限购买更好的，功能更完全，动作更流畅更复杂的机器人。
有人曾经统计过，人类消耗在游戏上的时间总和，是人类进化史的数倍长。这是一项相当恐怖的数据。如果我们将这些玩家们利用起来，于其他们将时间投入在没有太多实际效益的网络电子游戏上，不如让他们在全球世界各地狩猎生物入侵者们。甚至，用于防治生物入侵者的资金，节省下来的这一部分，用来作为完成生物入侵者防治任务的玩家们。以此，形成良性循环，不仅可以玩游戏，还可以领取到奖励。
3 结论
毫无疑问，未来，VR人型机器人会成为一大发展方向。毕竟，人类最为熟悉的还是人类自己的身体，通过映射操作去控制机器人，会让我们更为灵活方便的完成各项任务。其次，结合了VR设备，其沉浸式效果会给操作者们无与伦比的体验。另外，当今科技文明，绝大部分的设施设备都是为人类服务的，小到楼梯，大到宇航仓，人型机器人在现代社会，相较于轮式，履带式机器人，或者水下，林地机器人来说，具有更大的普适性。不得不说，经历了数百万年的进化，双足行走，双手工作的人型在大部分的工作场景中都更为方便有效。因此，VR人型机器人未来一定是一个有力的发展方向。
参考文献
[1]吴永春.VR技术的发展现状及应用领域研究[J].电子制作，2017（12）：76-78.
[2]虞汉中.人形机器人技术的发展与现状[J].机械工程师，2010（7）：3-6.
[3]曹东溟.为什么必须机器“人”——人形机器人研制动因解析[J].自然辩证法研究，2017，33（7）：41-45.
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