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      機(jī)器人抓取?真沒想的那么簡(jiǎn)單!

      發(fā)布日期:2022-04-18 點(diǎn)擊率:38


      一、什么是機(jī)器人抓取?

      如下圖所示,給定一個(gè)物體和手,機(jī)器人抓取的基礎(chǔ)問題分為三個(gè):

      怎么樣去抓

      怎么樣去控制 

      怎么樣去操作

      按照難度,這三個(gè)問題基本是依次遞增的。

      機(jī)器人抓取?真沒想的那么簡(jiǎn)單!

      1、怎么樣去抓?(Grasp Planning)

      這個(gè)問題基本是一群大牛一開始就研究的問題,包括Salisbury,Mason,Cutkosky,Khatib 等等。大家研究來研究去,就是想知道:給定一個(gè)物體,給定一個(gè)任務(wù),給定一個(gè)手,這個(gè)手該怎么去抓這個(gè)物體才是最好的?這個(gè)方向的最著名的結(jié)果算是force-closure了, 在很長(zhǎng)時(shí)間基本相當(dāng)于控制里面的穩(wěn)定性的重要性了。我在讀博士前兩年,基本也是做這個(gè),當(dāng)時(shí)帶我的博士后Sahar在這個(gè)方向做得相當(dāng)不錯(cuò),不過她轉(zhuǎn)行搞金融去了。最近這個(gè)方向基本就是往與Learning結(jié)合的套路上走,可以參考Sergey Levine在Google時(shí)的工作。

      2、怎么樣去控制?(Grasp Control)

      這個(gè)問題就是研究力控,包括手指末端的力控,觸覺控制等,剛度控制,阻抗控制等等。很長(zhǎng)一段時(shí)間,大家都在試圖計(jì)算什么樣的手指抓取力才是最優(yōu)的(話說當(dāng)年開始讀碩士時(shí),第一個(gè)給我郵寄紙質(zhì)論文的Imin Kao 教授就是做抓取的剛度控制的)。這里面以Martin Buss和李澤湘老師組的工作最為著名,將一個(gè)非線性優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)線性矩陣不等式問題,基本在幾十毫秒左右可以得到優(yōu)化結(jié)果。最近的這個(gè)方面的最好的工作應(yīng)該算是DLR出來的object-level impedance control(IJRR)了(文章第一作者Wimbock也轉(zhuǎn)行了)。現(xiàn)在還堅(jiān)守在這個(gè)方向的主要就是幾個(gè)日本教授了,包括我的合作者Kenji。話說Kenji的老板Arimoto教授,退休后才開始搞機(jī)器人抓取的,還出了本書。他屬于上古大神級(jí)別,現(xiàn)在很少有人知道,IROS 2016他的生日聚會(huì)也相當(dāng)高端,可以感受下(2006 International Symposium on Advanced Robotics and Machine Intelligence)。

      3、怎么樣去操作?(Dexterous Manipulation)

      其中最后一個(gè)問題的dexterous manipulation(靈巧操作),已經(jīng)很多年沒有什么好的進(jìn)展了,現(xiàn)在也很少有人去碰這個(gè)問題了。Cutkosky的博士論文是搞這個(gè),后來還搞了幾年,再后來把實(shí)驗(yàn)室名字都換了,算是轉(zhuǎn)方向了。Peter Allen 組以前有個(gè)博士后搞這個(gè),后來好像是潛水掛了,很是遺憾。最近的soft robotics火了,這個(gè)方向好像有了新的轉(zhuǎn)機(jī),Oliver Broc也開始做這個(gè)方向了。

      二、為什么機(jī)器人抓取重要?

      如下圖所示,機(jī)器人抓取的研究涉及到很多方面,包括機(jī)械,控制,計(jì)算機(jī),人工智能等等。很多時(shí)候,機(jī)器人抓取是一個(gè)很好的最小研究例子(minimal example),來支撐各個(gè)方向的研究。其次,機(jī)器人抓取中的研究?jī)?nèi)容,特別是靈巧性和交互性,能夠?qū)ζ渌芏嘞嚓P(guān)的研究起到作用,下面的第二張圖就說明了這一點(diǎn)。另外,抓取也是機(jī)器人走進(jìn)真實(shí)世界必不可少的功能,手對(duì)人類是如此重要,我們當(dāng)然希望賦予機(jī)器人同樣的功能。

      機(jī)器人抓取?真沒想的那么簡(jiǎn)單!

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