機(jī)器人學(xué)會(huì)修理自己 可以獨(dú)立完成多種復(fù)雜的任務(wù)

機(jī)器人身上開(kāi)始出現(xiàn)越來(lái)越多的仿人關(guān)節(jié)，這在讓它們更靈活的同時(shí)，也意味著要鉚更多的螺絲釘。

這給維護(hù)人員增加了不少工作量，必須要花費(fèi)大量時(shí)間去檢查和維修，給機(jī)器人擰螺絲。

東京大學(xué)的研究人員 Takayuki Murooka、Kei Okada 和 Masayuki Inaba 意識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)一系列研究之后，他們教會(huì)了機(jī)器人自己擰緊螺絲，而且，機(jī)器人還順便學(xué)會(huì)在自己背上安了一個(gè)掛鉤，方便人們掛包包。

研究團(tuán)隊(duì)向機(jī)器人輸入了 CAD 數(shù)據(jù)，這樣機(jī)器人就準(zhǔn)確地知道了所有螺絲釘?shù)奈恢谩?/p>

盡管它不能直接檢測(cè)出自己的哪一顆螺絲釘出了問(wèn)題，但是如下圖所示，它能通過(guò)機(jī)器人連桿的姿態(tài)來(lái)判別自己的物理姿勢(shì)和數(shù)字模型是否匹配，如果不匹配的話，它會(huì)知道自己的骨架有點(diǎn)散了。之后它利用 CAD 數(shù)據(jù)計(jì)算出要擰緊的螺絲的位置，然后上緊螺絲。

或者別人告訴它哪一個(gè)螺絲松了，根據(jù)觸發(fā)器的信息，機(jī)器人可以大致算出螺絲的位置，它也會(huì)自己重新上緊。

圖 | 擰緊螺釘系統(tǒng)概述

這個(gè)研究還有一個(gè)令人驚嘆的地方，很多機(jī)器人在被設(shè)計(jì)的時(shí)候都是按照人的胳膊和腿的活動(dòng)范圍來(lái)設(shè)置機(jī)械臂的參數(shù)，但是這些設(shè)計(jì)人員把機(jī)器人的手臂限制去除了。也就是說(shuō)，人在撓癢癢的時(shí)候會(huì)有一些背部盲區(qū)，但是機(jī)器人不會(huì)，它們可以輕松自如地給自己緊背上的螺絲。

如果是普通螺絲的話，機(jī)器人可以一直旋轉(zhuǎn)手臂，快速擰緊。但是，如果機(jī)器人的螺絲被嵌在一個(gè)內(nèi)六角形的、需要艾倫扳手的位置的話，再靈活的機(jī)器人也得像人類一樣一下一下地轉(zhuǎn)扳手。

當(dāng)機(jī)器人想要搭載很多東西時(shí)，僅有兩只手是不夠的。所以研究人員讓機(jī)器人在肩膀上掛一個(gè)袋子，就像人們背包一樣。機(jī)器人通過(guò) CAD 數(shù)據(jù)計(jì)算出掛鉤的位置，并用螺絲把鉤子上緊。這樣人們就可以把很多罐子裝在袋子里，掛在機(jī)器人肩上。

圖 | 機(jī)器人自我拓展

研究人員做的一系列研究都是在一個(gè)名為 PR2 的人形機(jī)器人身上進(jìn)行的。PR2（Personal Robot 2，個(gè)人機(jī)器人 2 代）是 Willow Garage 公司設(shè)計(jì)的機(jī)器人平臺(tái)，它有兩條手臂，每條手臂七個(gè)關(guān)節(jié)，手臂末端是一個(gè)可以張合的夾爪；PR2 依靠底部的四個(gè)輪子移動(dòng)，在頭部、胸部、肘部、夾爪上分別安裝有高分辨率攝像頭、激光測(cè)距儀、慣性測(cè)量單元、觸覺(jué)傳感器等豐富的傳感設(shè)備。

PR2 可以獨(dú)立完成多種復(fù)雜的任務(wù)，例如 PR2 可以自己開(kāi)門(mén)、找到插頭給自己充電、打開(kāi)冰箱取出啤酒、簡(jiǎn)單打打臺(tái)球等。只不過(guò) PR2 價(jià)格高昂，而且能力還達(dá)不到商業(yè)應(yīng)用的要求，如今主要用于學(xué)術(shù)研究。

研究人員表示，之后為了使這個(gè)系統(tǒng)更加通用，他們將建立一個(gè)統(tǒng)一的螺絲松動(dòng)感知方法。同時(shí)，他們還將加強(qiáng)機(jī)器人的記憶和學(xué)習(xí)能力，機(jī)器人在多次擰緊某幾個(gè)螺絲的時(shí)候就會(huì)記住這個(gè)位置，通過(guò)持續(xù)存儲(chǔ)信息，機(jī)器人知道哪些螺絲更容易松掉，哪些不會(huì)。

這讓人不得不聯(lián)想到科幻作品中憨態(tài)可掬的小機(jī)器人 R2-D2。不知道 PR2 具備自我維修和自我拓展的能力之后，還會(huì)被逐漸增強(qiáng)哪些技能，是不是會(huì)像《星球大戰(zhàn)》里的 R2-D2 一樣，成為人類貼心的好伙伴呢？