机器人识别和操控物品的能力正在提高

那是什么鬼?!

一堆树枝挡住了一台履带式机器人的去路,它朝这些拦路虎走去。它叫 RoMan——Robot Manipulator (机器人操作手) 的缩写,这会儿它正在为 10 月 17 日举行的「终极演示」做练习。这场演示实际上是它的毕业典礼,它将在位于匹兹堡的卡内基梅隆大学向一群美国陆军高层展示技能。在树枝前停下思考片刻之后,它伸出手臂,抓住一根树枝,提起来拖到了一边。在马里兰州阿德尔菲市 (Adelphi) 的陆军研究实验室 (ARL) 负责 RoMan 项目的斯图尔特·扬 (Stuart Young) 说,完成这个动作对人来说微不足道,对机器人来说却是一项突破。而这一突破将影响机器人技术的未来。

家里有 Roomba 扫地机器人的人都知道,机器人很容易被它预期外的东西搞蒙,例如移动了位置的家具。一个障碍可能由很多物品组成,有些是机器人不熟悉的,而无一有方便抓握的地方。要清除它远远超出了任何工业机器人的能力。

像这种自动操作方面的进展一直很缓慢。大型电子商务公司亚马逊举办过三届机器人「拾放」挑战赛,由机器人设计团队比赛从仓库货架上拾取随机摆放的已知物品。该挑战赛于 2017 年结束,当时机器的能力仍不及人类拣货员。欧盟也有个类似的机械手「拾放」计划,给提高机器人处置已知物体的能力设置了较低的目标。私营部门缺乏技术,这促使陆军研究实验室继续推进自己的项目——机器人协作技术联盟 (Robotics Collaborative Technology Alliance)。联盟成员除卡内基梅隆大学外,还有国防承包商通用动力公司 (General Dynamics)、NASA 在加州的喷气推进实验室 (JPL) 以及华盛顿大学。

扬说,据他所知,RoMan 是第一台能够在未知且非结构化的环境中操控陌生物体的机器。目前,它可以处理的障碍物包括成堆的木头和树枝、金属物体和混凝土块。

和人类一样,它必须先通过观察和实验来了解世界,然后才能驾驭它。因此它接受了训练,例如运用了许多树枝来训练,直到它能够识别出没见过的树枝,并知道在抓取的时候要抓住树干,而不是树叶或细枝。如此抓好物体后,RoMan 会评估物体重量并决定是举起还是拖拽。扬将此过程描述为「直观物理学」。以后若遇到真正的路障,机器人可以识别一堆物体中的不同对象,确定是应该举起、推动还是拉拽它们,然后将自身移动到最佳位置来做这些动作,从而清除障碍。

扬希望能在此基础上更进一步,比如让机器人搬走成堆着火的轮胎。他还希望 RoMan 能够「全身操控」,从而施展更大的力量,比如让机器人像人类那样利用自身体重,推开一扇坚硬的门或依靠抵住墙来移动沉重的家具。

RoMan 的一个问题就是它还是太慢,不够实用。它通常需要 10 到 15 秒来决定要做什么。扬说,这一延迟必须降低十倍才能满足军事要求。它还需要学习处理更多种类的物体。

不过等这些都做到了,RoMan 的未来可能会一片光明。除了应用于军事,它的后代产品还可以用于仓库作业、水果采摘、垃圾清理或家居清洁。若能如喷气推进实验室所愿,它们甚至还可能在火星表面收集岩石。捡树枝只是机器人做出的一个小动作,却可能将一个全新的世界放入了机器人大军的手掌心。

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