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一个人吃火锅算什么?这个机器人一个「人」也能把自己修好

人们都在畅想,机器人能在家庭生活助我们一臂之力。即使这些机器人非常耐用,不需要经常维修,但多少还是得花费精力维护一下。如果机器人能够学会自我修复,那应该很不错。

PR2(Personal Robot 2)可以称得上是「有史以来最先进的机器人」,从世界范围内看,它算是最符合人类想象的智能机器人之一。因为它很聪明,在家务活上也是一点就通,还知道怎么给自己充电。


近日,在多伦多举行的 Humanoids 2019 大会上,东京大学的研究员展示了 PR2 的一项新技能:它已经学会了如何拧紧自己身上的螺钉。


可以看出,它已经学会了一些简单的维修,沉重但不失灵活的小手旋转着工具,很快就完成了操作。


东京大学研究人员教 PR2 机器人如何拧紧自己身上的螺钉。


除了刚刚展示的拧螺钉,此前它已掌握了擦桌子、叠毛巾、打台球以及从冰箱里取出啤酒这种具备一定难度的动作。


它能将一堆毛巾分拣开来,叠成四四方方的豆腐块,并码放整齐:


打台球也是个「高手」,在击球之前,它会先计算一下方位,智力水平了得:


击球水平也算是百发百中了:


朋友聚会时,它是勤劳的小助手,帮大家取来冷藏好的啤酒:


甚至还会使用开瓶器:

  • 论文地址:https://takayuki5168.github.io/projects/papers/2019/humanoids2019_screw.pdf


PR2 是由机器人制造公司 Willow Garage 生产的,这家公司最初由 Scott Hassan 在 2006 年创办。Hassan 是谷歌公司早期的架构师,曾与拉里·佩奇和谢尔盖·布林合作开发了成为 Google 搜索的技术发动机。


2008 年秋天,Scott Hassan 聘请了两名来自斯坦福的研究人员 Wyrobek 和 Berger 在 Willow Garage 启动和运行个人机器人程序,这两位当时正在筹款,想开发一款个人机器人通用开发平台分发给全球各地的研究实验室。Willow 于 2008 年末产出了第一批 PR2 原型,并在 2009 年 2 月提供了 ROS 的第一个稳定版本。


2009 年夏季,PR2 实现了在大楼内自动导航,还能自动打开门,定位电源插座,并让自己进行充电。由于 PR2 是第一个结合了「打开门」和「自动充电」这两种功能的机器人,因此被视为「机器人自治的里程碑」。
图源自《纽约时报》https://www.nytimes.com/2009/06/09/science/09robot.html?ref=science

拧螺钉成为一种新技能


回到 Humanoids 2019,所以 PR2 是怎么学会拧螺钉这种技术活的呢?


从学习效果出发,研究人员会告诉机器人 CAD 数据,让它知道螺钉的位置都在哪里


所以现在它已经可以分辨自己的动作是否符合既定模型,但这个机器人还无法自行判断某处的螺钉是否需要拧紧,它还可以不时地自主检查其螺钉,或者依靠人的身体指出它的螺钉松动,根据人的手指位置来确定是哪个螺钉松了。


但是,它有一个和人类很像的动作难点:那就是,自己对于身体的有些部位是够不着的,所以有时候机器人也会找自己的机器人朋友来帮忙,就像人类朋友之间互相帮涂防晒霜,或者还有一个更经典的场景就是搓背。


根据螺钉位置的不同,机器人想要自己拧紧螺钉,可能轻而易举,也可能十分复杂。如果螺钉的位置比较方便,机器人可能只需要旋转手腕就能拧紧,比如下图:

在一个实验中,研究人员教 PR2 机器人把挂钩钩在肩膀上。机器人一手拿着挂钩,另一只手握螺丝刀。挂钩安装好以后,研究人员将一个手提袋挂在钩上来测试操作结果。


鉴于机器人已经掌握了拧紧螺钉的技巧,它也就能够开始给自己的身体安装新的硬件。它在肩膀(或者更应该说颈部)的部分有一些固定点,可以操纵这些固定点来对自己的身体进行修改

这个技巧的实现也是出于实用功能,当 PR2 想携带很多物品的时候,只有两只手是不够的,所以研究人员想让它也「背上」一个单肩包。PR2 是根据自己的 CAD 数据计算出来的这个姿势,然后人就可以将许多的罐子放进包包里,让 PR2 放在肩膀上。


但如果这个螺钉需要使用六角扳手呢?机器人的问题在于,是不是能够连续且稳当地握住扳手并且灵活的旋转。这可能有点难,但 PR2 不断进步的「家务能力」确实给了我们更多的想象空间。

参考链接:
https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/japanese-researchers-teaching-robots-to-repair-themselves
工程机器人技术谷歌IEEE
相关数据
拉里·佩奇人物

美国计算机科学家和互联网企业家,1998年与谢尔盖·布林创造了Google,现为Alphabet公司CEO。他是Google最著名的搜索排名算法发明者,2004年获得马可尼奖。

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