卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所的新研究可以幫助機(jī)器人感知布料層，而不是依賴(lài)計(jì)算機(jī)視覺(jué)工具只看到它。這項(xiàng)工作允許機(jī)器人幫助人們做家務(wù)，比如疊衣服。
人類(lèi)用他們的視覺(jué)和觸覺(jué)去抓一個(gè)玻璃杯或拿起一塊布。太常規(guī)了，很少考慮。然而，這些任務(wù)對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是極其困難的。觸摸收集的數(shù)據(jù)量很難量化，這種感覺(jué)直到最近也很難在機(jī)器人學(xué)中模擬。
R-Pad實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院機(jī)器人感知負(fù)責(zé)人、助理教授戴維赫爾德說(shuō)：“人類(lèi)看著東西，伸手去拿，然后我們用觸摸來(lái)確保我們?cè)谡_的位置抓住它?！??！叭祟?lèi)的許多觸覺(jué)感知對(duì)我們來(lái)說(shuō)是天生的。我們沒(méi)想太多，所以沒(méi)意識(shí)到它有多值錢(qián)?！?/p>
例如，為了疊衣服，機(jī)器人需要一個(gè)傳感器來(lái)模擬人類(lèi)手指觸摸毛巾或襯衫頂層并抓住其下一層的方式。研究人員可以教會(huì)機(jī)器人感知最頂層的布并抓住它，但如果機(jī)器人沒(méi)有感知到其他層的布，機(jī)器人只會(huì)抓住最頂層，永遠(yuǎn)不會(huì)成功折疊布。
由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和Meta AI的研究人員開(kāi)發(fā)的ReSkin是一個(gè)理想的解決方案。開(kāi)源的觸敏“皮膚”由嵌入磁性顆粒的薄彈性聚合物制成，用于測(cè)量三軸觸覺(jué)信號(hào)。在最近的一篇論文中，研究人員使用ReSkin來(lái)幫助機(jī)器人感受布料層，而不是依靠它們的視覺(jué)傳感器來(lái)看到它們。
“通過(guò)讀取皮膚凹陷或運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)變化，我們可以實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)感應(yīng)，”R-Pad實(shí)驗(yàn)室的博士生托馬斯翁(Thomas Weng)說(shuō)，他與RI博士后丹尼爾晴太和研究生薩尚克蒂魯馬拉一起參與了這個(gè)項(xiàng)目?！拔覀兛梢岳眠@種觸覺(jué)來(lái)確定我們用傳感器捏了多少層布。”
其他研究使用觸覺(jué)來(lái)抓取剛性物體，但布是“可變形的”，這意味著當(dāng)你觸摸它時(shí)，它會(huì)發(fā)生變化。這使得任務(wù)更加困難。調(diào)整機(jī)器人在布料上的抓力會(huì)改變它的姿勢(shì)和傳感器讀數(shù)。
研究人員沒(méi)有教機(jī)器人如何或在哪里抓取布料。相反，他們教它抓住了多少層織物，首先使用ReSkin中的傳感器來(lái)估計(jì)它抓住了多少層織物，然后調(diào)整它的抓地力并再次嘗試。團(tuán)隊(duì)評(píng)估機(jī)器人拿起一層和兩層布，并使用不同紋理和顏色的布來(lái)展示超出訓(xùn)練數(shù)據(jù)的泛化能力。ReSkin傳感器的輕薄和柔性使得教會(huì)機(jī)器人如何處理像多層布料這樣的精細(xì)東西成為可能。
“這種傳感器的形狀非常小，我們可以通過(guò)將它插入布層之間來(lái)完成這項(xiàng)非常微妙的任務(wù)，這是其他傳感器無(wú)法做到的，尤其是基于光學(xué)的傳感器，”翁說(shuō)。“我們可以用它來(lái)完成以前無(wú)法完成的任務(wù)。”
然而，在將洗衣籃交給機(jī)器人之前，還有很多研究工作要做。這一切都是從一些步驟開(kāi)始的，比如撫平皺巴巴的布料，選擇合適的布料數(shù)量來(lái)折疊，然后按照正確的方向折疊布料。
“這真的是一個(gè)探索，我們可以用這種新的傳感器做什么，”翁說(shuō)。“我們正在探索如何讓機(jī)器人用這種磁性皮膚感受柔軟的東西，并探索簡(jiǎn)單的策略來(lái)操縱機(jī)器人最終將能夠洗衣服的布料?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)的研究論文《使用tact反饋學(xué)習(xí)新加坡后期布層》將于10月23日至27日在日本京都舉行的2022智能機(jī)器人與系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議上發(fā)表。還獲得了大會(huì)2022年RoMaDO-SI研討會(huì)最佳論文獎(jiǎng)。
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