在過去的幾十年里，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，一種稱為“空間計(jì)算”（Spatial Computing）的設(shè)備技術(shù)發(fā)展迅速。術(shù)語“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)備對它們周圍的環(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)造一個精密的感知測繪系統(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）的研究人員最近開發(fā)了一個新的框架，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。他們在一系列人機(jī)交互系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)并測試了這一框架，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、理解人類活動并為其賦予空間意義，這為人機(jī)結(jié)合提供了令人激動的新可能。”研究人員在他們的文章中寫道，“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。

第一個系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃，這涉及對給定環(huán)境的巡查。具體來說，人類用戶佩戴Hololens頭戴式設(shè)備在他/她希望巡查的環(huán)境中移動，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)過處理和翻譯，就可以使機(jī)器人在環(huán)境中巡查時指引它的移動和行為。

研究人員提出的第二個系統(tǒng)是一個界面，能讓人類用戶與機(jī)器人更高效地交互，例如用手勢控制機(jī)器人的運(yùn)動。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共同的參考坐標(biāo)系統(tǒng)中。”研究人員說道，“利用它們在這個共同坐標(biāo)框架下的個體姿態(tài)，可以計(jì)算本地設(shè)備間的相對變化，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)引入了一個框架，保證系統(tǒng)中的所有設(shè)備可以共享彼此的相對位置和共同的參考地圖。此外，用戶可以使用HoloLens頭戴式設(shè)備，通過一系列簡單的手勢操作很容易地對機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航指引。

最后，第三個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸式的遠(yuǎn)程操控，這意味著用戶可以在觀察機(jī)器人周圍環(huán)境的同時遠(yuǎn)距離控制它。當(dāng)需要機(jī)器人在一些人類難以接近的環(huán)境中巡航時，這一系統(tǒng)可能相當(dāng)有用?！拔覀兲剿髁擞脩襞c機(jī)器人之間的投射關(guān)系，包括將用戶行為映射到機(jī)器人，以及將機(jī)器人的空間感知反饋到用戶?！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)器人模型來進(jìn)行的控制，以及更高層次，用戶成為機(jī)器人本身并將用戶運(yùn)動直接映射到機(jī)器人身上?！?/p>

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

關(guān)鍵詞： 人機(jī)交互 研究人員