普通学生在家里就能定制专属智能感应机器人?这并非J.K.罗琳的魔幻小说中才有的情节。高中生山姆·伯格顿（Sam Baumgarten）和格兰汉姆·休斯（Graham Hughes），还没有受过正规的工业设计训练，就在家中用一台电脑、一部3D打印机、一块Arduino芯片，轻松地设计、制造出带有敏锐的触觉反馈功能的机械手臂。

　　根据柏格顿的介绍，机械臂是通过solidworks软件设计后一键打印出来的。三个双指节手指组成的抓手，在接收手套传感器的信号后，准确重现使用者手臂的动作。安装在机械手指尖上的力传感器将抓手握住物体时产生的触觉，经芯片处理后发送到用户所戴的手套指尖。即便人们没有亲手拿捏物件，通过机械臂的触觉传达，他们仍然能直观地感知机械手正在以何种力道抓握对象。在伯格顿的演示下，机械臂迅速调整抓握的力道，拿起了脆弱易碎的玻璃杯。

　　“很难想象，这个机器人的关键部件竟然是由高中生设计研发的。”曾在阿兰德百伦机器人公司（Aldebaran Robotics）设计研发部门任职的拜尔?尼尔（Bayer Neal）仔细观看了伯格顿的设计演示后表示，在过去，设计一台机器人需要众多工程师、设计师一齐努力多年。而如今，在虚拟现实技术的设计研发的工具助力下，两名高中生在家就一手包办了从设计到制造的所有事项。

　　近日，在美国洛杉矶会展中心开幕的Solidworks2017年世界大会上，包括伯格顿和尼尔在内的全球5000多名设计师、工程师和科技设计达人聚集一堂，用真实的作品案例相互切磋，分享和探索设计领域的最新信息。

　　事实上，普通人充当机器人设计师的故事并非个案。在Solidworks世界大会上展出的擅长翻越山地的坦克型机器人、战斗力爆表的格斗冠军“锁爪”机器人、力大无穷的蜘蛛型机器人，都是由几个人的小团队甚至个人设计完成的。

　　一方面，Solidworks、Catia、Delmia、3DVia等仿真软件的开发正在努力简化原本高精尖的设计开发流程。另一方面，3D打印技术与设计软件的直接对接，让个性化设计制造变得轻而易举。无疑，这给了更多对人工智能充满热情和想法的“业余选手”定制机器人的机会。

　　“这说明，真正的智能家居时代正在向我们走来。”加拿大知名硬科幻作家、《平行世界》作者罗伯特·索耶（Robert Sawyer）认为，人类定制设计机器人，让机器人“贴身”服务，与人工智能共同生活是智能家居的最终形态。设计定制专属机器人，揭开了智能家居新世代的序幕。

　　一键定制你的专属机器人

　　“我们自学了软件操作教程，对机器人传动原理做了一定的了解，就开始用仿真设计软件着手研发。因为有明确的设计目标，整个过程不像人们所想的那么困难。”伯格顿坦言，他和休斯从小就对机器人充满好奇，却苦于没有简易操作的工具和专业导师。直到在选修课上接触到了三维仿真设计软件，奇迹便发生了。

　　根据自己脑海中对机器人设计需求，在数以百万计的模板和素材库中筛选出合适的进行组合，伯格顿两人按部就班地按照软件的分析评估每一步设计是否可行。受到软件所给出的分析和建议设计方案，他们又不断受到启发，想出新的点子。在软件反复模拟机械手臂动作后，柏格顿他们确定了芯片和感应器的力学反馈设计解决方案。在几款虚拟设计方案之中，这种最为经济。很快，伯格顿他们按下了确认键，将机械臂“打印”了出来。回忆当时的过程，伯格顿一脸兴奋：“仿真的动态模拟过程为我们省去了很多时间，设计试错的成本非常低。”

　　坐在轮椅上的詹姆士（James），则利用虚拟现实仿真设计软件成功设计出了能让双腿残疾的人依靠双手驾驶的智能电动跑车。“普通人可能不能体会我们的这种需求，而专为残疾人开发的交通工具种类实在有限。所以，我自己摸索后，利用软件动态仿真功能，定制了这样一款带有编程功能的双手驾驶跑车。”根据詹姆士的介绍，这辆汽车的外壳和操纵杆等关键部件均通过软件分析设计，再以3D打印机喷制。“汽车的高度和车门的尺寸根据轮椅的高度来定制设计，如果是向一般的厂家定制，不仅价格高昂，而且还需要大量时间等待。现在，在家里的地下室就能搞定这一切。”詹姆士说，他的目标是设计出电影《阿凡达》里的意念浸入式机器人，帮助那些像他这样坐在轮椅上的人像正常人一样用“双腿”行走。

　　同样希望将人工智能与人类“融为一体”的设计师乔纳森?蒂皮特（Jonathan Tippett），也重返利用了仿真软件简化设计流程，建构出结构复杂、对骨骼力学要求精密的巨型可穿戴式的行走“机甲”。这是一款倚赖电子—水动力学和触觉反馈来操纵的肢体移动机器人。坐在“机甲”上，驾驶者可通过手臂的活动来控制整个庞然大物的运动。据说，乔纳森的朋友之中有一位行李搬运工，因为常年搬运导致肌肉劳损，无法工作，连操持家务都感到吃力。乔纳森感同身受，希望减少搬运工的身体损伤，帮助那些肌体受损的人操持家中的体力活，于是便设计了这款巨型机器人。“用仿真软件设计，虽然它看上去骨骼复杂，其实绘制和建模分析都不难。”乔纳森回忆说，设计和制造最难的部分并非机器人本身，而是它能以什么样的方式给予人们帮助。“我的设计初衷是以人为本，有点‘反机器人’。只要它能发挥作用，我就心满意足了。”

　　新智能家居时代雏形凸显

　　因为看到了现实的成果，美国的一些中小学开始推广虚拟现实的仿真设计软件课程。结果，有教师发现，原本对工业设计不那么感兴趣的学生开始释放自己的潜能。课程的推广者之一、工程师、设计师、麦克阿瑟基金会“天才奖金”获得者埃米尔?阿波-希埃尔（Amir Abo-Shaeer）告诉媒体：“仿真设计软件的确让这类教学的难度降低了很多。对空间想象力、对材料和机械构造及操作没那么多经验的学生，有了可视化的工具辅助之后，很多理解和认知的障碍被无形地化解了。”

　　“3D仿真软件还将产生很多待发掘的新功能，比如网络的协同工作和社交功能，把志同道合的人聚集在一起，实现信息同步共享。又比如根据用户的描述自动生成某一种智能模型。”3D体验平台达索系统数字制造专家、博士陈超祥则认为，“设计软件的思维和追求外形的设计不同，它们的逻辑绝对是形式追随功能，尤其是设计机器人，其目的性非常明确。”他表示，在未来，设计的流程还将被不断简化。当你的需求很明确，很可能真的只要一个键，你想要指定功能的机器人就会自动生成在你的面前。虽然还不清楚是哪个“键”，但只要有一台电脑、一款仿真设计软件和一部3D打印机，在家里造一个机器人，此时成为了一种生活常态。

　　“作为人工智能的主要载体，机器人开发设计本来应该是个性化的事情，从功能到造型审美，不同人对机器人有不同需求，但因为开发制造门槛太高，所以这些需求一直被压抑。”《机器人时代》作者、人工智能马丁?福特（Martin Ford）认为，大工业流水化所设计的机器人，其功能并不能满足不同人群的需求。实际上，人们选择机器人时，脑海之中都会有一张明确的需求清单。

　　和罗伯特·索耶的观点类似，马丁认为，将人工智能应用到家居领域，是智能家居演化的最后形态。届时，人类可以根据自己的选择和需求，定制不同功能的机器人。比如，老人需要的懂得养生保健和医学知识，能担纲护理员职责并且擅长抚慰孤独寂寞心灵的机器人。孩子需要博古通今、博闻强记，知识渊博，善于循循善诱的教授机器人。而白领对工作中和生活中的机器人需求也不尽相同。在某一年各家外媒年度发明榜单上，能替主人去“上班”、接受主人在家操控指令、“埋头干活”的远程机器人居然多次反复出现，风头无二、而在当前的智能家居界，人们一直在诟病，物联网、App和云技术并没有真正让电器“聪明”，让家居生活变得更智能。“其实，人们真正想要的是容易操作，能以最便捷的方式接受指令、‘善解人意’的电子设备其服务。这不是具有各种不同功能的机器人吗？”

　　马丁坦言，随着设计软件越来越容易操作，设计软件和3D打印机直接对接等技术革新，在不久的将来，机器人将真正进入“私人定制”时代。届时，在家中享受多款机器人的贴身服务，不再是天方夜谭。