看,妈妈,我造了一个机器人
ENG的机器人导论教授未来工程师的基础知识
在上面的视频中,学生们在罗伯托·特隆的机器人导论课程中测试他们制造的机器人是否能在曲折的道路上行驶。05.30.2019作者:Rich Barlow视频由Bill Politis提供
一节课接一节课,一节课接一节课,一个问题接一个问题地回答,教育就这样建立起来了。这是一系列访问之一一天一节课在波士顿大学寻找这些基础材料。
这个教室实际上是一个临时的机器人工厂,唯一的迹象是对面墙上的两个烙铁。《机器人导论》的重点是,在2019年,你不需要一个设备齐全的疯狂科学家实验室来制造一个自动机——只需要一些现成的零件和一点专业知识,由工程学院机械工程助理教授罗伯托·特隆提供。
于是Florence Xhori (ENG ' 19)和20多名同学一起,开始了DIY机器人的第一步:构造身体。“把它组装在一起很有趣,但它有太多的部件,”她说,当一袋亚马逊订购的部件从她的桌子上滑落,小金属垫圈散落在地毯上时,她证明了这一点。
与此同时,玛丽贝尔·雷蒙德(19届英语专业)在一个焊接站跪着给《机器人先生》里的小电脑接上电线,她给自己的作品命名,烟雾在她面前蜿蜒而行。她预计,与工程机械思维相比,机器人的身体构造将是轻而易举的事情,这将是未来几个月的任务,届时学生们将学会为机器人编程。
组装硬件就像玩拼图游戏,雷蒙德说:“不需要动脑筋地把零件组装在一起,直到你最终得到一个最终产品。”相比之下,编程“更像是数独游戏:需要更多的批判性思维。你肯定会犯错误,必须重新考虑你的方法。”

Marybelle Raymond (ENG ' 19)在Roberto Tron的机器人入门课程中早期构建了一个简单的机器人。西德尼·斯科特摄
到课程结束时,雷蒙德、Xhori和他们的同伴们已经用电线、马达、金属平台、垫圈和螺丝搭建了一个三轮鸟巢,大小与沙丘车模型差不多。它可能不是终结者,甚至也不是1921年捷克戏剧《R.U.R》中的合成人。教学大纲提到,《R.U.R》创造了“机器人”这个词。
但特隆说,这种“对机器人的热爱”并不是他在这门课上的目标。相反,他的教学大纲承诺,既然“机器人的构建模块……已经被很好地理解了”,学生们——在他教给他们像编程语言Python这样的基本工具,并让他们参加一些小型黑客马拉松之后——“将学习这些基础知识,并构建一个简单但完整的系统。”
要是我有脑子就好了
两个月后的1月硬件组装,教室的场景是非常不同的。没有零件散落在地板上,没有副业焊接。当坐着的学生开始编写简单的代码时,组装的声音已经被手指敲击键盘的咔哒声所取代。
在Tron输入显示在课堂屏幕上的代码时,他们的任务是在电脑屏幕上操作BU的标志图像,这是向安装在机器人中的摄像头编程以识别人脸和物体迈出的一步。对于最终项目来说,这是一项至关重要的机器人技能:每个机器人的相机都必须拍一张地板的照片,分割出标记胶带的绿色像素,然后跟随它的轨迹。
学生应该了解线性代数和概率作为课程的先决条件,以帮助他们为日益复杂的命令编写程序。在解释这门课程的价值时,特隆说,机器人“汇集了很多工程师已经学习过的东西”。“机器人有点像一种入门方式,说,哦,是的,我在力学或概率论中学习的所有东西都可以进入物理系统。”
他补充说,机器人“就像你应该知道的密码一样,是纯粹的知识。”
大结局
4月的最后一天,最后一场小型黑客马拉松在一间没有窗户的荧光灯照明的英国地下室举行。在瓷砖地板上,有三条蜿蜒的跑道,每一条都有几步长,用绿色胶带勾画出来——一条是简单的正方形,另外两条分别近似于梨形和三角形。
学生们分成几个小组,每个小组都有一个机器人,该团队为任务编码,该任务是使用机器人的内置摄像头引导它沿着课程前进,在曲折的道路上导航。绿线的图像会投射到学生的笔记本电脑上,这样他们就可以监控自己创作的进度,在必要时调整速度和其他因素。在小马达的轰鸣声中,教室的气氛很随意,团队们要么聚集在工作桌旁,要么跪着坐在教室中央的椅子上,在笔记本电脑上打字,让机器人按照自己的节奏准备好上课。
学生们的努力让他们的教授失望了——真的:特隆定期跪在瓷砖上,仔细观察三轮车在铁轨上行驶。结果喜忧参半。
一个团队把机器人放在轨道上,结果却发现它很快就偏离了轨道。“不太管用,”被逗乐的创说。他们移除它,调整程序,然后再试一次。这一次,它在原地打转。
Xhori团队的机器人也在原地旋转。她说,正如她所料,编程是这门课“最难的部分”。
然而,一个三人组的机器人在第一次尝试中成功地绕着方形轨道编织,只有一些小故障,尽管“我们过去一周一直在澳门威尼斯人注册网站研究它,”瑞安·麦克(ENG ' 19)透露。梨形轨道更坚固;在急转弯时,摄像机不仅能探测到它前面的胶带,还能探测到赛道另一边的胶带,这让机器人感到困惑,导致它跳过部分赛道。
麦克说:“这门课最重要的一点是,它教你如何将代码与机械系统结合起来,弄清楚如何将机械模型放入计算机代码中,这样机器人就能做你想让它做的事情。”
有趣的因素呢?“任何实践课程都很有趣,”他说。
“这门课让我对自己的Python编程技能更有信心,”雷蒙德说。“虽然我之前接触过机器人技术,但参加有关机器人的课程确实有助于我学到的东西。现在我可以自信地说,我理解了一些功能的用法,以及我们为什么要在机器人中使用它们。”
这就是我们的目标,她的教授说,他喜欢引用科幻作家阿瑟·c·克拉克的话:“任何足够先进的技术都与魔法无异。”
“如果你是一名工程师,你上了这门课,它就不再是魔法了,”特隆说,“因为你知道所有这些不同的部分都汇集在一起。”
机器人导论将于2020年春季再次教授。
比尔·波利蒂斯的电话是bpolitis@bu.edu。