作者：美国SERVO杂志社
出版社：人民邮电出版社
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机器人爱好者 第1辑试读：
内容提要
本书是美国机器人杂志《Servo》精华内容的合集。
全书根据主题内容的相关性，进行了精选和重新组织，分为5章。
第1章介绍了机器人的历史、发展状态以及前景。第2章是新款机器人的产品实测，还包括了格斗机器人DIY的文章。第3章是“跟Mr.Roboto动手做”的专栏文章。第4章是系列文章的合集，详细介绍了一款机器人的动手构建。第5章是全球机器人领域最新的研究动态和资讯。
本书内容新颖，信息量大，对于从事机器人和相关领域的研究和研发的读者具有很好的实用价值和指导意义，也适合对机器人感兴趣的一般读者阅读参考。01 机器人技术概述——现状与未来是否家家都应该有一个机器人？
Tom Carroll 撰文 赵俐 译
我们有多少次看到过“家家都有机器人”这个话题？这句话出现在报纸、杂志、互联网中，甚至我3年前写的一篇文章中也曾这样说过。媒体和公众都认为机器人将成为我们家庭中的普通成员，就像电视卡通系列剧《杰森一家》中的罗西一样。阅读本书的大部分读者都不是来寻找工厂机器人应用设计的。事实上，除了对机器人有点业余爱好之外，我们甚至都不会关注UAV（Unmanned Aerial Vehicle），也就是人们常说的无人机。大部分机器人爱好者最感兴趣的并不是ROV（Remotely Operated Vehicles遥控水下机器人）、搜救机器人或格斗机器人。归根结底，大部分人都希望家里有个机器人，不仅用来做伴，还可以替我们完成尽可能多的家务琐事，就像sciencemag.org站点所绘的卡通图那样（图1）。然而，问题又回来了：是否家家都将会有（或者说应该有）一个机器人？图1 来自sciencemag.org 站点的终极家用机器人
5年前，如果你问人们家用机器是什么样子，他们会说机器人像人类一样也有两条腿，只是比人类略小一点，一只手上拿着掸子，另一只胳膊上搭着毛巾。或许机器人有轮子——一种更灵敏的设计，但不管怎样，机器人就是一个家庭仆人的样子。如图2所示， 2014年11月的《科技新时代》（Popular Science）杂志展示了一个机器人Curi（也称为Simon），它是由佐治亚理工学院的社交智能机器实验室的Andrea Thomaz开发的。注意其胸部的PrimeSense传感器。该杂志中文章的题目是《机器人，你未来的好朋友？》。图2 《科技新时代》2014年11月——机器人，你未来的好朋友？
杂志的封面展示了这个机器人会两只手拌沙拉，但这并不是它的核心功能，其核心功能是与人类进行社交互动的能力——而不仅仅是一个保姆或厨师。社交互动是否应该取代家务劳动成为家用机器人的核心功能？过去，人们可能会想象到推着标准立式真空吸尘器做家务的机器人，如图3所示，或者机器人为全家人做早餐，把锅里煎的培根颠起来在空中翻个。图4显示了本田公司的Asimo 机器人为一名女性端咖啡的一张照片。在屋外，我们可能会看到机器人推着标准割草机除草或者清扫落叶。这是你想象中的家用机器人吗？当今的大公司是否希望为家用机器人增加多样化功能？谁将负责设计和制造家用机器人？对于个人机器人领域中不断变化的情况，那些“大玩家”做出了怎样的反应？图3 未来的家用机器人——像人一样操作吸尘器图4 本田公司Asimo机器人端咖啡
本文将介绍一家大名鼎鼎的公司是如何进军机器人领域的，以及创业者的“家家都有机器人”梦想是如何一点点破灭的。微软组建机器人部门
2014年9月，我在IEEE Spectrum的网站上读到了一条消息，面临重重压力的微软CEO萨提亚•纳德拉已经将整个机器人部门纳入到裁员行列中。微软在全球裁员18000人，其中2700多人在西雅图地区，包括机器人部门的剩余人员，此前该部门一直在研究利用Kinect作为传感器对机器人进行操控和导航。
在飞速变化的商业世界中，公司要想保持赢利，必须采取激进的措施，而新上任的高管往往更喜欢大刀阔斧地削减成本和提高盈利能力。然而，微软的这项最新举措看起来并不符合创始人比尔•盖茨的最初设想，比尔•盖茨在2006年12月《科学美国人》杂志上发表的著名文章中表明了其长期远景（参见图5）。图5 2006年12月《科学美国人》——机器人时代TandyTrower的未来机器人构想
去年10月，我在西雅图的Hoaloha Robotics办公室采访了Tandy Trower。Tandy（图6是在他的办公室拍摄的照片）是比尔•盖茨战略团队的元老之一，后来应比尔•盖茨的要求领导微软的机器人计划，并在2005年组建了微软机器人部门。图6 Tandy Trower在Hoaloha Robotics办公室中
1981年，Tandy在Atari工作，当时他建议管理层授权Microsoft Basic使用他们的产品，年轻的比尔•盖茨前往Atari与Tandy协商产品的功能。后来盖茨聘用了Tandy，Tandy成为了微软的元老之一。
盖茨后来选择Tandy组建和发展机器人部门一点都不奇怪，因为Tandy了解机器人社区，并且知道如何将微软的软件精髓融入到不断发展的高级机器人系统中。2006年6月，他的团队开发出了Microsoft Robotics Studio，这是一个专门为大学和机器人业余爱好者开发的软件包。
史蒂夫•鲍尔默于2000年出任微软CEO，他大力开发他认为能够盈利的产品和技术；在他的领导下，微软的确挣了不少钱。鲍尔默从来就不看好机器人部门，因为他并不像他的导师、时任董事会主席的盖茨那样有远见，能够看到机器人在未来的巨大潜力。
2006年盖茨卸任，退居首席软件架构师，Tandy似乎看到了不祥的预兆。虽说盖茨仍然是董事会主席，但CEO鲍尔默并不赞同他的想法。鲍尔默想立即知道如何让机器人在微软成为“十亿美元级”的业务部门。盖茨（和Tandy）对新项目开发的热情似乎已被机器人部门磨灭了。
2008年，该产品的名称改为Microsoft Robotics Developer Studio（RDS），并发布了2.0版。随后又发布了RDS更新和软件开发工具包。当我第一次采访Tandy时，我注意到他的真正兴趣是用机器人辅助残障人士和老年人，而这一目的是无法在微软实现的。他于2009年离开微软并创建了自己的公司Hoaloha Robotics（Hoaloha在夏威夷语中是“关心陪伴”的意思）。
Tandy离职之后，我后来又采访过微软机器人部门的员工，在交谈中我感觉到这个部门已经背离了Tandy的方向，也不符合盖茨当初创立此部门时的本意和目标。或许鲍尔默是对的，机器人这个领域水太深，而且与微软最初的业务目标相差太远。
不知道其他大公司是否也会规避机器人的复杂性，而转向更新的“热门领域”，例如光伏发电或电动汽车。Hoaloha Robotics
让我们再来谈谈Tandy的Hoaloha Robotics公司，他的公司正在开发社交互动式的自主机器人。这样的个人机器人不仅对老年人和残障人士大有帮助，而且对神经发育障碍患者也非常有用，例如亚斯伯格综合症和自闭症，这些疾病都属于社会功能障碍。
多年来我一直在研究辅助性机器人设计，即在人们跌倒时提供帮助或进行身体上的照顾，Tandy的机器人设计与我所做的不同，他的设计不涉及人/机交互的法律责任方面。
在我访问Hoaloha Robotics期间，Tandy花了很多时间描述他的机器人设计问题和计划实现的功能。我看到了3个不同的工作原型，它们展现了Tandy在机器人开发中的思想过程转变。“目前的设计方向是安全、有用、易用且价格适中的家用机器人。”Tandy还表明“硬件是一个推动因素，但绝不是成功的关键。从某种意义上讲，任何人都可以制造机器人，但制作一个有用、易用且价格合理的机器人仍然是最难的部分。”
这并不是说他所展示的“硬件”未使用复杂的机械系统和软件。在几个演示中，机器人使用了视觉、口头、手动和自动命令来执行大量所要求的任务。如果我在Hoaloha所看到的一切是一种未来征兆的话，那么真正可用且易用的社交互动机器人很快就会出现在我们的生活中。家用机器人任务的重要性
在介绍其他一些家用机器人之前，我想先谈谈家用机器人所执行的任务的真正重要性。毋庸置疑，每个人都有大量的任务希望由机器人去执行，人人都想在任务列表上增加更多的任务。很多人可能首先会想到一些令他们讨厌的家务活，但却没有考虑到这些活儿的复杂性，而每周他们做这些事可能只需几分钟的时间。
有一些家务活需要人的灵巧双手去做，例如叠衣服——要想设计这样一个机器人是非常昂贵的。价值40万美元的Willow Garage PR2叠一条洗好并烘干的毛巾需要半个小时，如图7所示。图7 PR2正在叠毛巾
它有一个复杂的视觉系统，以及相关软件和令人称奇的手臂。然而，为什么要使用这台昂贵机器给地毯吸尘呢？这样的任务完全可以用400美元的Neato 机器人轻松完成。
没有人真的希望让机器人去擦易碎雕像上的灰尘，或者用茶盘托着名贵的中国茶壶和茶杯为客人送上热茶。要想设计一个既能修剪草坪又能擦实木地板的机器人同样是十分困难的，因为户外所用的轮子肯定会损伤地板。
将盘子放到洗碗机中也需要一双巧手，要把盘子正确堆放到适当的格子中，这要求操纵手臂从地面一直到1.5米或更高的高度。除了机械要求之外，还需要一个高级视觉系统来指挥四肢的动作。
还记得高级PR2机器人连叠毛巾都很困难吗？一周雇两次保姆，每次花两个小时洗衣、操作洗碗机以及做一些简单的家务，费用要比使用机器人便宜得多。而与主人进行社交互动所需的机器人却简单得多。
几年后将会有更高级的机器人，老人摔倒时可以扶他们起来，或者扶他们上床下床，等等，所有这些都通过口头指令完成。再经过几年的发展，机器人将能够自主地完成所有这些事情。人与机器人的和睦相处
机器人外观，包括视觉外观和一些细微之处，例如嗓音和动作，对于潜在的顾客是非常重要的。图8显示的是卡耐基梅隆大学机器人学院开发的高级机器人Herb，你能想象出当它出现在一个毫无准备的老人面前时会怎样吗？毫无疑问，周围几个街区都会听到一声令人毛骨悚然的尖叫！图8 卡耐基梅隆大学开发的机器人Herb—— 一款可能的家用机器人
在意识到这个怪物只不过是一位友善的机器人助手之前，训练有素的海豹特遣队员可能会轮圆胳膊扯掉这个“200磅重的螳螂”的手臂（我能想象到遭到重创的机器人躺在地板上说“我只不过想要一个奥利奥呀”）。
图9所示有两只5自由度手臂的机器人怎么样？它活像一只跑出来的200磅重的蛆虫。这个外观现代化的高级机器人拥有视觉系统、一个交互式屏幕、激光雷达导航以及不错的功能，很适合家用。然而，它的外观可能还需要再柔和一些。图9 2010年上海世博会上展出的家用监控机器人
这两个机器人只是开发团队用来优化其功能的原型平台。它们都是造型优美的高性能机器人；它们的最终改良版本将具有更友好的人机接口，当然最终产品会比初始模型便宜得多。这两个机器人都采用了多自由度（DOF）关节的手臂，这种结构很昂贵，因为需要特殊模具，机械臂必须使用昂贵的关节以及内部电机/编码器组件。
这里给出一个高级机器人手臂成本的例子，如图10所示，Willow Garage公司出售一款特别版的单手臂PR2机器人，与双手臂相比，这款机器人的价格是115 000～285 000美元。一款带有两个带活动关节手臂的全功能家用机器人肯定不会低于285 000～400 000美元，这一价格甚至是高收入家庭也承受不起的。图10 Willow GaragePR2-SE
我的研究显示中等收入家庭的最大承受能力约为1万～1.5万美元。当元件销售量上升并且竞争加剧时，这一成本肯定会降低。
与计算机和智能手机等电子设备不同，像机器人和大型设备这样的电子机械相对来说会昂贵一些，因为它们更复杂，而且需要劳动密集型的装配。在制造过程中，外壳、内部结构以及机器人手臂和驱动系统使用了很多紧固件和金属切割作业。家用机器人设计壁垒
罗宾•威廉姆斯主演的《机器管家》（图11）或《机器人与弗兰克》中的机器人在做家务方面，要远胜当今高级机器人实验室中的任何产品。它们使用“核动力源”（无论那是什么）可以运行好几天，而像本田的Asimo这样的高级机器人使用笨重的锂离子电池供电，在最好的情况下也只能运行一小时。图11 机器人管家——由罗宾•威廉姆斯饰演的新型旗舰版家用机器人
过去几年，我们在电池技术上有了一些难以置信的进步，但家用机器人所需的那种能够驱动机械运动的高电能技术尚未出现。
锂-铁磷酸盐和其他化学成份被证明是更好的替代，但我们还有很长的路要走。电机、驱动器和其他耗电部件对电力的利用效率越来越高，但还不足以解决电力不足的问题。
家用机器人还缺乏真正的智能和交互式视觉能力。Microsoft Kinect和PrimeSense传感器，以及CMUCam系列摄像头为机器人实验者提供了一些不错的视觉功能，但它们甚至都达不到简单家用机器人操控任务（例如叠衣服或做饭）所需的复杂视觉反馈。很多这样的传感器的价格在100美元之下，如图12中所示的CMUCam 5的售价为69美元。图12 常用的CMUCam 5
人类的眼睛与大脑协同工作，实时分析复杂的景象，并指挥我们的胳膊和手去执行复杂操控任务。机器人正在慢慢利用这样的技术。Neato机器人吸尘器通过一个旋转的激光雷达传感器进行SLAM导航，这是实验者们在家居环境中结合使用多种传感器进行基本导航的一种“视觉”方法。
上面简要介绍了有关节的多自由度手臂和功能性抓手或机械手的用处，然后我们又谈到了它们有多么昂贵。这些类型的设备在工业机器人领域被称为“末端操纵装置”，随着家用机器人的普及，它们将变得十分重要。
鉴于此，机器人设计者必须开发有用且不那么昂贵的抓手和手臂。不仅要让顾客能够负担得起，而且必须易用且安全，因为它们是机器人与人类交互的主要接口。
把摔倒在地的人扶起来是我遇到的最难的设计问题之一。安全是至关重要的，但是安全方面是与严格的责任处罚联系在一起的，这就像任何“医疗设备”在可能造成人身伤害时要负责任一样。
为满足法律规定，必须进行大量原型开发和测试，这为辅助性家用机器人增加了大量成本，但这些机器人最终肯定会被开发出来。毕竟人类社会中有很大一部分人需要它们。一些有趣的家用机器人概念
前面讨论了一些非常有趣的可在家中使用的机器人。它们的价格在几百美元到40万美元。每位设计者都有其独有的设计特色。我曾在几个亚洲站点上看到过如图13所示的家用机器人，但网站并未提供这种机器人的详细说明。它有两只类似于人类的手臂，但没有手指。图13 站在现代厨房中的中国家用机器人
图14所示的机器人是Grandar Shang-hai Robotics公司制造的，它凭借识别人脸表情和汉字书写的能力而闻名。它有两条DOF手臂和一个触摸屏，目前尚处于研发阶段。图14 Grandar Robotics制造的家庭教育机器人
三星与韩国科学技术学院（KIST）联合开发了一个名为Mahru的人形机器人，如图15所示。这款机器人于2008年首次公开亮相，在过去的几年中有了大量改进。这款与人类身材相仿的双足人形机器人被认为是韩国与日本Asimo机器人竞争的产品。图15 三星与KIST联合开发的Mahru辅助机器人
这款机器人能够识别人脸、声音和物体。我曾参与制作并使用过韩国两个最受欢迎的人形机器人——Dongbu Hovis Lite和Robotis Bioloid，因此我对韩国机器人工业很有信心，我相信他们一定能够在市场中推出最先进的机器人。
日本在家用机器人领域当然不甘落后。本田公司的Asimo机器人享誉全球。日本东京大学研制的AR辅助机器人（图16）是一款奇妙的人形机器人，它是专为家居环境设计的。图16 模拟家居环境中的IRT AR辅助机器人“这款机器人原型有1.5米高，130千克重，拥有32个自由度。目前，它可以擦地板、擦桌子、检拾杂物并放到垃圾桶中，甚至能够将物品放回原位，还能收集脏衣服并放到洗衣机中。”
它有6个轮子和5个摄像头，并且使用激光和超声波测距仪进行导航。像所有人形机器人一样，电池只能使用1小时左右。
丰田、富士通、松下、三菱等多家日本大公司为这款机器人及其他机器人的研究提供了资助。小结
正如我们看到的，家用机器人是机器人工业关键参与者们心中最大的梦想。但在目前这个时刻，我们还没有能够执行家居服务的功能齐全的机器人，但我们已经越来越接近这一目标了。图17所示的机器人来自威尔•史密斯的电影《机械公敌》，电影中的这一幕发生在2035年。或许到2035年，我们仍然不会有双足的人形机器人，但真正有用并且智能的轮式机器人将会为我们当中的一些人服务。图17 美国的NS-5机器人在厨房中——来自电影《机械公敌》
遗憾的是，特斯拉公司和美国太空探索技术公司（Spacex）的创始人伊隆•马斯克认为，人工智能将是“我们最大的存亡威胁”。
是的，这些机器人的第一批买主可能是那些早期采用者，但或许它们的开发者就在我们的读者中间。激动人心的农业机器人
Tom Carroll 撰文 雍琦 译
我最近读了一篇极棒的文章，由Frank Tobe撰写并发表在他自己主持的在线杂志《机器人报告》上。Frank的文章名为《机器人准备好了吗？》，文章介绍了27家公司，真是让我大开眼界，没想到有那么多机器人正投身于跟人类命运息息相关的农业领域。在我看来，农业是人类最重要的产业，它不仅为人类和牲畜提供食物，而且为工业生产提供能源。
沿着加州I-5高速公路往南行驶，一路上会有数百英里路程穿越加州中央谷地（图1）。中央谷南北长约724千米，东西宽74～96千米。这片58 274平方千米的“伊甸园”生产了全世界90%的杏仁，还盛产莴苣、土豆、葡萄、棉花、杏子和芦笋。美国农产品出口量的8%都来自这里。图1 加州中央谷
我沿101公路返回时，看到了品种繁多的农作物。农田上方有时会有嗡嗡作响的喷粉飞机喷撒农药，防止病虫害。农业的发展
本文不想一上来就介绍那些让农业劳作变得简单轻松的机器人，我反到是想先讨论一下这个问题：人类作为捕食者，是怎么迈入农业生产的。
一开始，我们的祖先可能注意到了这样一个事实，他们丢弃在岩穴周围的果核和种子可以生发出果树来。这让他们意识到，只要把这些又黑又不起眼的东西放到地里，它们就能长成新的树木。谷物也一样。
同样的，他们学会了圈养动物。比起追捕、猎杀野生动物来说，圈养动物容易多了。
时光匆匆，数千年之后，农业已从小打小闹发展成占用大量土地的产业。为了适宜作物生长，土地必须不断耕耘，我们的祖先在很长时间里都以人力进行这项劳作，如图2所示。图2 人力耕犁
用犁耕地的方法有一个演变过程。开始的时候，由人从后面推犁。后来发展成由某种温驯的动物在前面拉犁，人在后面扶着，如图3所示。在世界上许多地方，农业生产的面貌依旧如此。图3 马力耕犁
当农产品生产日益丰富，不仅能满足一家口粮，还能往外出售时，大规模耕作方法就显得很有必要了。耕地面积增大，播种和收获时需要的人力和畜力越来越多。图4展示了一个夸张的场景，“增加马力”，拉动更大的农业工具。图4 需要更多马力？那就多来点马吧
农业机械化生产设备的革命性发展，当拜Cyrus McCormick所赐，1931年22岁的他发明了收割机。年轻的McCormick从他父亲失败的发明设计中汲取经验教训，不断改进他的发明。直至1845年，McCormick的收割机才真正拿得出手，开始销售。
图5展示了1884年改进之后的收割机，不仅能收割，还能捆扎。收割机是19世纪最重要的发明之一。图5 1884年的McCormick收割机和捆扎机接纳新科技的现代农业
让我们把时钟拨回1984年，Tom Selleck的电影《失控》 （Runaway）在那一年横空出世。电影讲了一个警务机器人专家追捕一个失控的农业机器人的故事。这个专家新交的女友，后来逮到了任性的机器人。正是这部电影让我意识到，机器人在商业化生产的农业领域大有作为。
据估计，世界人口在2050年将达到90亿。到那时，农业产量必须得比现在番一番，才能满足人类需要。全世界可耕土地面积是有限的，所以，生产效率得提升25%才能满足产量翻一番的要求。Frank Tobe那篇远见卓识的文章，概括了一些在农业发展方面让人眼前一亮的事实，包括：● 为降低成本，美国主要的农业联合企业正在国外购买土地，并在
国外开展种植。● 中国正在非洲购买土地，派遣熟练工人前往当地训练并管理新
手。● 全世界的农民和农场主们，正往精细化耕作方向转变。比如：把
大块耕地细分成小区块，有时甚至为单株植物或单个动物划出专
门地块，以此增加生产效率，降低成本。● 将无人机用于勘察、观测、检验和喷洒。● 无人（至少是自动）车能精确移动，精确作业。● 美国劳工统计局数据显示， 2012年农民的中位数收是每小时
9.09美元。● 美国劳工统计局数据显示， 2012年美国从事农业劳动的人口为
749400人，比2011年减少3%（25000人）。● 在美国从事农业生产的人口里，大约有74%是墨西哥或中美洲
人，其中有一半多属于非法劳工（据《财富》杂志报导）。● 农作物喷粉飞机作业人员的伤亡率极高，在全美排第3。在日本，
90%的喷粉作业由无人机完成。● 市场分析公司ResearchMoz在2014年1月29日的一篇文章中指
出，农业机器人市场规模将从2013年的0.817亿美元增长至2020
年的1.63亿美元。拖拉机：农业的心脏
我是在北卡州东部的一个农业小镇长大的，从小就见识过各式各样的拖拉机和农业设备。几十年后，我移居到华盛顿州西南部的另一个小镇，仍旧能时时在住处周围看见拖拉机。不论新旧，拖拉机从来都是国庆日巡游里的常客。每年夏天，克拉克县博览会展览的拖拉机总会吸引很多人，包括我自己。
图6展示了一辆典型的老式拖拉机。约367千瓦单缸引擎和约73千瓦调速轮组合在一起，就能带动多种不同的农业机械，我总觉得这很神奇。你所要做的不过是点燃引擎，让它每隔五圈给飞轮一把推力。图6 1925年的Hart-Parr 12-24拖拉机
图7展示的是一台未经清理涮洗的老式引擎。洗干净的话，它看起来就跟图片背景里那台绿色引擎一样。它们的结构简单，永不停歇。图7 老式煤气引擎
图8展示的Steiger 535是一辆典型的现代拖拉机。为了增加牵引力，它装配有巨型轮子，看上去有点夸张。现在的拖拉机设备丰富，配有空调、封闭式驾驶室、舒适的座椅、音响系统、GPS，有的甚至配有小型冰箱，可以在漫长的全天田间劳作里为你提供“冰饮”。图8 现代Steiger拖拉机，装备有舒适的驾驶室
图9展示的是由Autonomous拖拉机公司生产的Spirit AT4000，它是真正的全自动拖拉机。请注意，它没有驾驶室。这辆拖拉机重达11吨，其实还算是轻的，因为设计时考虑到了避免压实泥土。图9 Spirit AT4000原型机，由Autonomous拖拉机公司生产
2012年的原型机使用了光电混合导航系统，可以防止拖拉机越出耕地边界。
Spirit拖拉机以一对惠普202柴油发动机带动一对发电机，后者驱动分别装在四个轮子上的电动马达。轮子转圈，带动宽大的履带行进。
经过十多年的发展，自动拖拉机已经不再使用GPS做导航了，GPS总会周期性地出问题。现在，人们在耕地周围设置激光发射器和接收器，可以精确地为拖拉机导航。如果激光遇到山体或障碍物，就辅以甚高频（VHF）电台。图10展示的是正在加装干草收割设备的Spirit拖拉机。图10 自动拖拉机Spirit正在装配干草收割设备从事重复性农业劳作的机器人
在讨论各种特别的机器人设计之前，我想先重点介绍一下一位真正的机器人设计专家，他一直致力于研发温室专用机器人。Harvest Automation公司的联合创始人和首席技术官Joe Jones，发明了一种非常引人注目的机器人。这种机器人不仅有搬运功能，还能自动定位植物生长罐。图11展示的就是Harvest Automation生产的HV-100机器人，已经有一些新闻报道以视频形式展示过它的风采。HV-100让我不禁想起科幻电影《宇宙静悄悄》（Silent Running）里的三个角色：Huey、Dewey和Louie。这3个机器人长相粗短，行动笨拙，为星际飞船Valley Forge上的船员提供服务。
HV-100身材小巧，由轮子驱动，能够搬起多种不同的植物罐，将它们快速运到其他地方。这种机器人由传感器和程序控制，可以忠实地完成任务。在图11里，标出了各部件名称：（A）激光测距仪、（B）边界传感器、（C）夹子、（D）紧急制动开关，以及电器封装部位。图11 Harvest Automation公司生产的能够操控植物生长罐的HV-100机器人
Jones在参加某次机器人工业论坛时，就怎样决定设计何种机器人发过一番妙论。Mark Hoske在其为《控制工程》杂志（Control Engineering Magazine）撰写的一篇文章中摘录了Jones的一句话：“用于农业的小型移动机器人。”他的机器人方案备选清单几乎是为农业生产量身定制的，但同样适何于其他种类移动机器人的设计和制造。要想发明出成功的机器人，Jones认为必须做到以下几点：
1．做人们想要的；
2．技术手段必须是现成的；
3．比现有产品更具成本优势。
Jones在机器人领域有着广泛深厚的背景，曾就先后职于三家不同的机器人公司以及著名的MIT机器人实验室，打造过iRobots等多个商业项目。
农业生产中有许多重复性动作，大多数人觉得这很痛苦。快速检查一下图11中的机器人，我们就能知道，它是以现成技术为依托的“差异导向平台”（differentially steered plaform）。它尺寸娇小，结构简单，在同现有劳动力的比拼中极具竞争力。
Jones指出，设计移动机器人还有特殊要求：“设计任何一种移动机器人，都面临6个方面的挑战：应用系统（传感器、执行器和软件），导航系统，应急系统，移动系统，动力系统，以及交互系统。”
他还指出，典型的农业劳动“……常常伴随因重复提取重物造成的劳累。季节性劳动力极其稀缺，其中80%又是非法劳工，工作效率极低。”在加州收割莴苣的机器人
叶用莴苣（也就是生菜）是加州中央谷市价最高的作物，每年的产值大约为16亿美元。莴苣产业包含的内容，远远不止采摘、包装、运输、销售和食用这几项而已。
要让这种绿叶蔬菜变成你的沙拉或三明治里的食材，不光是让它生长成材并整株采下那么简单。要想让这种作物健康成长，必须得好好看护它们。加州的传统是雇佣大量廉价劳动力，但近来能雇到的人越来越少，而且要价越来越高。
人们通常觉得农作物不需要除草和间苗，但莴苣需要一定的空间才能长成。必须定期除去发育不全或受病的植株。严禁采摘还在生长过程中的小植株。这些判断，都由受过训练的人作出。
快来看看莴苣机器人吧，它由Jorge Heraud和Lee Redden设计研发，他们曾是斯坦福大学研究生同学。
在斯坦福大学时，Jorge和Lee参加过精益商业模式课程（Lean LaunchPad）的一期创业课，之后，他们燃起雄心壮志，希望通过机器人和计算机视觉技术，实现农业可持续发展。在课程中，这支团队创造了莴苣机器人的原型，并在加州中央谷的田间进行了测试，成功地让计算机识别出不同种类的农作物。全自动莴苣机器人从此诞生了。
借助几位教授的种子基金和美国国家科学基金小企业创新研究计划（NSF SBIR）的一笔资助，Jorge和Lee的事业开始起飞，他们组建了自己的公司，取名为蓝河科技（Blue River Technology），寓意可持续、充满活力、永远前进。
蓝河科技指出：“莴苣机器人（图12）是一种由拖拉机牵引的设备。机器人随着拖拉机前行的脚步拍摄莴苣，利用专门设计的计算机视觉算法，把拍得的图片与数据库内的莴苣图片作比较。据报道，对比的精确程度高达98%。如果机器人检测到杂草或需要间苗的莴苣，就会打出一剂浓肥料，消灭有害植株，保护其他植株健康成长。不可思议的是，即使以每小时1.9千米的速度穿越农田，莴苣机器人的间苗效率仍能抵得上20个手工劳动力，不论是准确度还是速度。”图12 加装在拖拉机上的Blue River莴苣机器人间苗机原型
图13描绘了全自动莴苣机器人工作时的景象。莴苣产业对于加州经济来说极其重要性，因此，目前已有其他几家公司正加入到设计研发莴苣机器人的队伍中来。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]