物理人工智能被認(rèn)為是工業(yè)進(jìn)入自動(dòng)化和高效化新時(shí)代的最大增長(zhǎng)領(lǐng)域之一。為了搶占這一潛在熱門(mén)市場(chǎng)，NTT Docomo和慶應(yīng)大學(xué)觸覺(jué)研究中心宣布成功在商用5G網(wǎng)絡(luò)上演示了高精度遠(yuǎn)程機(jī)器人操作。

慶應(yīng)大學(xué)觸覺(jué)研究中心致力于讓RealHaptics技術(shù)在全球范圍內(nèi)廣泛普及，為消費(fèi)者和企業(yè)提供服務(wù)。RealHaptics是一種先進(jìn)的力反饋系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)傳輸、記錄和重現(xiàn)觸覺(jué)感受，讓遠(yuǎn)程操作員能夠感受到機(jī)器人設(shè)備處理物體時(shí)的阻力、軟硬度或紋理質(zhì)感。

作為RealHaptics技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)，慶應(yīng)大學(xué)擁有一系列相關(guān)核心專(zhuān)利。該研究中心運(yùn)營(yíng)著一個(gè)RealHaptics技術(shù)委員會(huì)，私營(yíng)公司也參與其中。中心與企業(yè)密切合作，開(kāi)展聯(lián)合研究，探索該技術(shù)的新應(yīng)用。

此次演示實(shí)質(zhì)上結(jié)合了預(yù)配置授權(quán)技術(shù)和慶應(yīng)大學(xué)的Real Haptics技術(shù)。預(yù)配置授權(quán)是一種網(wǎng)絡(luò)切片調(diào)度方法，基站預(yù)先為特定設(shè)備分配通信資源。Real Haptics技術(shù)由大西康平發(fā)明，能夠雙向傳輸觸覺(jué)和接觸信息，在機(jī)器人上重現(xiàn)人類(lèi)的力感。

當(dāng)遠(yuǎn)程機(jī)器人與物體交互，由遠(yuǎn)距離操作員控制時(shí)，要傳遞精確的力反饋，移動(dòng)數(shù)據(jù)通信必須保持低延遲和最小抖動(dòng)。高延遲或波動(dòng)的延遲會(huì)破壞操作員與遠(yuǎn)程機(jī)器人之間的同步，影響Real Haptics的精確力重現(xiàn)，阻礙精密機(jī)器人操作。

從技術(shù)突破的角度深入分析，移動(dòng)設(shè)備通常使用動(dòng)態(tài)授權(quán)方法與基站通信。當(dāng)設(shè)備需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先向基站請(qǐng)求通信資源?；靖鶕?jù)其他設(shè)備狀態(tài)分配資源并通知請(qǐng)求設(shè)備。

在動(dòng)態(tài)授權(quán)下，從資源請(qǐng)求到實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸之間的調(diào)度延遲總是存在的，并且會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件波動(dòng)。這對(duì)先進(jìn)機(jī)器人的穩(wěn)定遠(yuǎn)程操作構(gòu)成重大挑戰(zhàn)，特別是在擁塞網(wǎng)絡(luò)中。

通過(guò)預(yù)配置授權(quán)，基站為設(shè)備或線路在特定時(shí)期預(yù)先分配專(zhuān)用通信資源。設(shè)備可以在不請(qǐng)求資源的情況下傳輸數(shù)據(jù)，有效消除調(diào)度延遲。因此，延遲和抖動(dòng)都得到減少，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的無(wú)線遠(yuǎn)程操作。

在實(shí)驗(yàn)中，預(yù)配置授權(quán)被應(yīng)用于終端和基站之間的無(wú)線鏈路，以最小化延遲和抖動(dòng)。結(jié)果證實(shí)滿(mǎn)足了Real Haptics機(jī)器人實(shí)際遠(yuǎn)程操作的延遲要求，同時(shí)提高了力重現(xiàn)性和可操作性。

精細(xì)的力反饋和觸覺(jué)感受得到穩(wěn)定傳輸，這標(biāo)志著世界首次演示預(yù)配置授權(quán)技術(shù)在Docomo等商用5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)實(shí)用機(jī)器人遠(yuǎn)程操作。通過(guò)減少無(wú)線段延遲影響，兩個(gè)組織表示，即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下，也能穩(wěn)定執(zhí)行高精度和精細(xì)的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制。

Docomo和慶應(yīng)大學(xué)此前已在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)器人遠(yuǎn)程操作Real Haptics技術(shù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試方面開(kāi)展合作。兩個(gè)組織表示，未來(lái)將繼續(xù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試技術(shù)，加速先進(jìn)機(jī)器人遠(yuǎn)程操作的實(shí)際應(yīng)用。

Q&A

Q1：RealHaptics技術(shù)是什么？有什么特殊功能？

A：RealHaptics是慶應(yīng)大學(xué)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)力反饋系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)傳輸、記錄和重現(xiàn)觸覺(jué)感受。它讓遠(yuǎn)程操作員能夠感受到機(jī)器人設(shè)備處理物體時(shí)的阻力、軟硬度或紋理質(zhì)感，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸觸覺(jué)和接觸信息。

Q2：預(yù)配置授權(quán)技術(shù)相比傳統(tǒng)方法有什么優(yōu)勢(shì)？

A：傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)授權(quán)方法需要設(shè)備先向基站請(qǐng)求通信資源，存在調(diào)度延遲且會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件波動(dòng)。預(yù)配置授權(quán)技術(shù)讓基站預(yù)先為設(shè)備分配專(zhuān)用通信資源，設(shè)備可直接傳輸數(shù)據(jù)，有效消除調(diào)度延遲，減少延遲和抖動(dòng)。

Q3：這項(xiàng)5G機(jī)器人遠(yuǎn)程操控技術(shù)有什么實(shí)際應(yīng)用價(jià)值？

A：該技術(shù)能在商用5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高精度遠(yuǎn)程機(jī)器人操作，即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下也能穩(wěn)定執(zhí)行精細(xì)控制。這為物理人工智能在工業(yè)自動(dòng)化和效率提升方面開(kāi)辟新的應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)先進(jìn)機(jī)器人遠(yuǎn)程操作的實(shí)際應(yīng)用。