机器人正越来越多地被用于替代人类从事更多的危险工作和在一些高危环境中工作，但是它们始终难以像人类那样随环境变化而采取行动。如果今天的高智能机器人困在一个被卡住的失火的建筑物里，它极有可能根本不懂如何处理和使用房间里的东西从而跨越障碍，打开门逃出失火的楼。

由佐治亚理工学院mike stilman博士所带领的一个科研项目组希望能改变这一现状，他们希望能给予机器人使用工具来对抗环境的能力从而可以完成更多高级工作。该项目组收到一份由海军研究院提供的为期3年，价值90万美元的赞助来研究这个工程。

“我们的目标是开发一个具有macgyver（1980年代的一个电视角色，但是其具有解决复杂问题的能力，并可运用手边的日常生活用品协助逃离困境）那样行为能力的机器人，stilman（佐治亚理工学院教互动计算的助理教授）如是说。“我们想研究人类具有在其所处环境当中将所有物体作为工具的认知过程。我们将通过设计算法使得懂得利用工具的机器人能够完成赤手空拳的机器人所无法完成的工作。

这项研究基于stilman以前研究的运动物体导航项目，可以使得从a到b地的机器人自动识别并移除所遇到的障碍物。

“这项工程极具挑战性，因为在移动物体和使用物体之间具有关键的不同，”stilman解释说。“机器人运动规划领域内的研究人员已经可以使用传统的计算机视觉系统来定位障碍物在杂乱环境当中的位置，并给出一个无阻碍的通道，但是这些系统并未提供任何有关障碍物的信息。

为了打造一个能够选用其周围环境中的任意物体来完成任务的机器人，stilman计划开发一种算法，可以让机器人识别与其在同一个地方的所有对象，并可确定对象的潜在功能，然后将该对象打造成一个简单的机器，用来完成一个动作。所具有的行为将可能包括站在椅子上拿到高处的东西，拿起一把梯子靠到墙壁的书架上，堆放箱子翻越障碍物，以及利用触手可及的东西来搭建杆子或者桥梁。

给机器人灌输了刚体力学的基本知识和简单机械，其应该能够自主决定机械力对象的属性并构造行动计划使用各种物品来执行高级任务。例如，逃出卡住门的着火的房间，则需要一个机器人环顾火的周围，在房间里使用东西施加足够的力来打开卡住的门，还要在房间里找到足够支撑其重量的物体，从而移动走出房间。

这些技能可能是非常宝贵的，未来机器人在与军事人员一对一互助执行工作时可完成具有挑战性的任务。

“海军以招募、训练和部署我们国家最足智多谋、聪明的男人和女人引以为豪，”海军研究办公室（onr）认知科学计划项目组主任保罗·贝洛说。 “现在，机器人系统在在军事行动中占了很大的一部分，我们必须确保，它们也是聪明的和足智多谋的。stilman教授研究的‘macgyver’机器人是第一个同类，并已经开始成为在高风险的情况下创造性地执行任务的保证。”

为解决类人思维情况下学习推理的需要，stilman开始与研究人员langley和choi进行合作。langley是学习能力研究所的主任，并确认作为该领域机器人研究的共同创始人，在那里他倡导的实验室算法研究及其应用于解决现实世界中的问题。choi先生是堪萨斯大学航空航天工程系的助理教授。

langley和choi将拓展他们开发的认知结构，称为icarus，它提供了一个基础设施，可以模拟各种人的能力，如机器人的感知，推理，性能和学习等能力。

“我们相信，在认知结构中嵌入了我们的以物理为基础的算法的混合推理系统将创建一个更普遍、有效和结构化的控制系统，我们的机器人，将累积更多的利益，如果我们比单独使用一种方法，”stilman说。

之后，研究人员开发和优化的混合推理系统，利用计算机模拟，他们计划使用魔克朗的人形机器人（在stilman全身机器人的计划和控制的实验室研究）对软件进行测试。

本研究的海军部，海军研究办公室主办，通过授权号码n00014-12-1-0143。任何意见，研究成果，结论或建议，仅表示作者意见，与海军研究办公室的意见并不一定完全相同。

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