视频中这台机器人名为RoMan,是Robot Manipulator(机器人控制者)的缩写,它正在为自己2019年10月17日的“毕业典礼”做准备。届时,RoMan将在卡内基梅隆大学(CMU)向美军陆军高官们展示自己的“终极”控制技术。

机器人RoMan开发者

美军研究实验室(Army Research Laboratory, ARL)、卡内基梅隆大学、General Dynamics、美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)、华盛顿大学

机器人的特点

RoMan是全球第一台能够在未知且非结构化的环境中控制未知物体的机器人。目前,它可以处理的障碍物包括成堆的原木、草丛、金属和混凝土块。

在被一堆草丛拦住去路之后,RoMan“沉思”片刻,伸出手臂,握住树枝,将障碍物清除。负责RoMan项目的美军研究实验室Stuart Young博士表示,尽管对人类来说这是微不足道的动作,但这对机器人来说是一项突破。它对机器人技术的未来具有重要影响。

使用过扫地机器人Roomba的人会发现,机器人很容易被意想不到的东西弄懵了,例如放错位置的家具。障碍物可能是各种东西,而有些东西机器人无法识别,很多东西对于机器人来说也很难抓取。把这些杂乱的东西收拾好,更是任何工业机器人都无法胜任的工作。

这种自动控制技术的发展非常缓慢。电商巨头亚马逊曾举办过三年的“拣货”(Pick and Place)挑战赛,机器人参赛选手竞相从仓库货架上检索已知的商品。“拣货”比赛于2017年结束,机器人在这方面的能力仍然跟人类相差甚远。同样,欧盟针对机器人控制也提出了“抓取”计划,目标是希望改善机器人现有的控制技术。由于民用领域缺乏相关技术,这促使陆军研究实验室推出了一项研究计划——机器人协作技术联盟,联合卡内基梅隆大学、美国军事承包公司通用动力、美国宇航局喷气推进实验室和华盛顿大学一起展开研究。

Stuart Young博士说,据他所知,RoMan是全球第一台能够在未知且非结构化的环境中控制未知物体的机器人。目前,它可以处理的障碍物包括成堆的原木、草丛、金属和混凝土块。

就像我们人类一样,机器人必须通过观察和实验来了解世界,然后才能谈得上操控或者控制。因此,机器人RoMan经过了系统训练,例如识别树枝训练,直到机器人能够在面对新的树枝时,知道自己该抓住树干,而不是去抓树叶或树枝。触及一个物体后,RoMan会掂量物体的重量,然后判断是要举起它还是拖动它。Young博士将此过程描述为直观物理学(intuitive physics)。然后,当机器人遇到别的路障时,就可以判断究竟自己该以什么方式清除障碍物,是把它拿起来放到别处,还是推开或者拖走。

Young博士准备推进这项研究,让机器人处理更有难度的障碍物,例如清理一堆着火的轮胎。他还希望RoMan能够实现机器人“全身控制”,爆发出更大的力量。例如像人类那样,可以利用自己的体重来推开一扇厚重的门,或者通过抵住墙壁来移动一个沉重的家具等等。

RoMan现在的问题是速度非常慢。它通常需要10-15秒来决定自己下一步要做什么。 Young博士表示,如果要满足军工项目的需求,这个速度必须要提升10倍! RoMan还需要学习处理更多的障碍物。

实现这些控制技术之后,机器人将会很有前景。除了军工之外,RoMan的延伸版本还可以成为仓储机器人、果蔬采摘机器人、环卫机器人、家用机器人。如果美国宇航局有兴趣的话,他们甚至可能会派RoMan到火星表面收集岩石。

抓取一个树枝只是RoMan的一小步,但却可能是机器人发展的一大步。