在過(guò)去的幾十年里，工程師們創(chuàng)造了能力日益增強(qiáng)的先進(jìn)設(shè)備。近年來(lái)，一種稱(chēng)為“空間計(jì)算”（Spatial Computing）的設(shè)備技術(shù)發(fā)展迅速。術(shù)語(yǔ)“空間計(jì)算”本質(zhì)上意為計(jì)算機(jī)、機(jī)器人以及其他電子設(shè)備對(duì)它們周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行感知，并能夠用數(shù)字化的方式將其表達(dá)出來(lái)的能力。使用傳感器與混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）等尖端科技可以大幅增強(qiáng)空間計(jì)算能力，從而創(chuàng)造一個(gè)精密的感知測(cè)繪系統(tǒng)。

微軟混合現(xiàn)實(shí)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（Microsoft Mixed Reality and AI Lab）和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的框架，融合混合現(xiàn)實(shí)與機(jī)器人技術(shù)，增強(qiáng)了空間計(jì)算應(yīng)用。他們?cè)谝幌盗腥藱C(jī)交互系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)并測(cè)試了這一框架，該成果在他們發(fā)表于arXiv的論文中有所介紹。

“空間計(jì)算和個(gè)體中心感知在混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的結(jié)合使它們能夠捕獲、理解人類(lèi)活動(dòng)并為其賦予空間意義，這為人機(jī)結(jié)合提供了令人激動(dòng)的新可能?！毖芯咳藛T在他們的文章中寫(xiě)道，“這篇文章介紹了一些使用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例的人機(jī)系統(tǒng)，例如巡查任務(wù)規(guī)劃、手勢(shì)控制以及沉浸式遠(yuǎn)程控制?！痹撗芯繄F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的基于混合現(xiàn)實(shí)與機(jī)器人技術(shù)的框架已經(jīng)在三個(gè)具有不同功能的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。值得一提的是，這些系統(tǒng)都需要使用HoloLens混合現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備。

第一個(gè)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃，這涉及對(duì)給定環(huán)境的巡查。具體來(lái)說(shuō)，人類(lèi)用戶(hù)佩戴Hololens頭戴式設(shè)備在他/她希望巡查的環(huán)境中移動(dòng)，并放置路標(biāo)，借此定義機(jī)器人軌跡并塑造全息圖。此外，用戶(hù)可以選擇需要機(jī)器人收集圖片或數(shù)據(jù)的特定區(qū)域進(jìn)行高亮顯示。這些信息經(jīng)過(guò)處理和翻譯，就可以使機(jī)器人在環(huán)境中巡查時(shí)指引它的移動(dòng)和行為。

研究人員提出的第二個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)界面，能讓人類(lèi)用戶(hù)與機(jī)器人更高效地交互，例如用手勢(shì)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。此外，這一系統(tǒng)可以使多種設(shè)備，包括混合現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備、智能手機(jī)和機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)同定位（colocalization）?！霸O(shè)備的同定位要求它們能夠獨(dú)立自主地定位在一個(gè)共同的參考坐標(biāo)系統(tǒng)中?！毖芯咳藛T說(shuō)道，“利用它們?cè)谶@個(gè)共同坐標(biāo)框架下的個(gè)體姿態(tài)，可以計(jì)算本地設(shè)備間的相對(duì)變化，從而產(chǎn)生新行為并實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的協(xié)作?！睘閷?shí)現(xiàn)設(shè)備的同定位，團(tuán)隊(duì)引入了一個(gè)框架，保證系統(tǒng)中的所有設(shè)備可以共享彼此的相對(duì)位置和共同的參考地圖。此外，用戶(hù)可以使用HoloLens頭戴式設(shè)備，通過(guò)一系列簡(jiǎn)單的手勢(shì)操作很容易地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航指引。

最后，第三個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸式的遠(yuǎn)程操控，這意味著用戶(hù)可以在觀察機(jī)器人周?chē)h(huán)境的同時(shí)遠(yuǎn)距離控制它。當(dāng)需要機(jī)器人在一些人類(lèi)難以接近的環(huán)境中巡航時(shí)，這一系統(tǒng)可能相當(dāng)有用?！拔覀兲剿髁擞脩?hù)與機(jī)器人之間的投射關(guān)系，包括將用戶(hù)行為映射到機(jī)器人，以及將機(jī)器人的空間感知反饋到用戶(hù)?！毖芯咳藛T解釋道，“我們考慮了幾種不同的沉浸程度：基于觸摸和操縱機(jī)器人模型來(lái)進(jìn)行的控制，以及更高層次，用戶(hù)成為機(jī)器人本身并將用戶(hù)運(yùn)動(dòng)直接映射到機(jī)器人身上。”

微軟的Jeffrey Delmerico和他的同事提出的這三個(gè)系統(tǒng)在最初的測(cè)試中達(dá)到了較好的效果，凸顯了使用混合現(xiàn)實(shí)來(lái)增強(qiáng)空間計(jì)算和人機(jī)交互的潛力。未來(lái)，這些系統(tǒng)可以被應(yīng)用到不同的環(huán)境中，使人類(lèi)和機(jī)器緊密合作，高效地解決更多現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 人機(jī)交互 研究人員