扔?xùn)|西比你還準(zhǔn)的優(yōu)傲機(jī)器人
發(fā)布時(shí)間：2021-06-23 19:15:06 作者：顯揚(yáng)科技
谷歌和普林斯頓基于優(yōu)傲機(jī)器人開(kāi)發(fā)的“TossingBot”可以教會(huì)自己拋出比大多數(shù)人更準(zhǔn)確的任意物體。
“TossingBot”可以通過(guò)最少的人為干預(yù)來(lái)自我掌握和投擲。在很短的時(shí)間內(nèi)，它能夠足夠精確地操作，可以應(yīng)用于實(shí)際的實(shí)際揀貨系統(tǒng)。
任何曾經(jīng)試圖學(xué)習(xí)如何正確地投擲東西的人都可以證明，需要做很多練習(xí)才能做到正確。不幸的是，大多數(shù)人都沒(méi)有足夠的天賦來(lái)獲得我們開(kāi)發(fā)的技能，以便出于奇怪的原因?qū)⑦@些技能轉(zhuǎn)化為日常實(shí)際任務(wù)。但是想象一下，如果我們能夠?qū)⑷我馕矬w扔到任意位置并具有高可靠性，那么我們能夠做到這一點(diǎn)，做清潔房間或分揀衣物等事情要容易得多，它會(huì)徹底改變像倉(cāng)庫(kù)這樣的工作環(huán)境，它可能會(huì)減少所有花在走路上的時(shí)間。
現(xiàn)在，谷歌研究人員與來(lái)自普林斯頓，哥倫比亞和麻省理工學(xué)院的合作者基于優(yōu)傲機(jī)器人一起開(kāi)發(fā)了一種名為“TossingBot”的機(jī)器人手臂，它可以教會(huì)自己非常準(zhǔn)確地拾取和拋擲任意物體。目標(biāo)是通過(guò)優(yōu)雅高效的投擲替換整個(gè)“位置”位，顯著加快拾取任務(wù)。
一般來(lái)說(shuō)，投擲是一個(gè)非常困難的問(wèn)題，值得注意的是，從一開(kāi)始人類就會(huì)通過(guò)幾乎總是使用平衡，空氣動(dòng)力學(xué)和/或?qū)ΨQ的物體來(lái)積極地簡(jiǎn)化投擲。如果編程，機(jī)器人可以準(zhǔn)確地拋出不平衡或不對(duì)稱的物體，但通常你必須指定如何單獨(dú)抓住和拋擲每個(gè)物體，找出最佳運(yùn)動(dòng)然后指示機(jī)器人重復(fù)它。
學(xué)習(xí)拋出任意物體要困難得多，特別是對(duì)于自學(xué)成熟的機(jī)器人 - 即機(jī)器人學(xué)習(xí)拾取東西并通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)拋棄它們而不是被人類明確訓(xùn)練。“TossingBot”值得注意的是，它教導(dǎo)自己能夠在最少的人為干預(yù)的情況下抓握和投擲，并且在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，它能夠足夠快速和準(zhǔn)確地操作，以便這些技術(shù)可以應(yīng)用于實(shí)際的實(shí)際揀選系統(tǒng)。
使TossingBot如此有用的部分原因在于拋擲技術(shù)顯著減少了機(jī)器人在拾放任務(wù)的“地點(diǎn)”部分上花費(fèi)的時(shí)間。不是花時(shí)間把物體放下來(lái)，而是（正如研究人員所說(shuō)的那樣）物體“立即傳遞”，并且折騰也意味著機(jī)器人的有效距離明顯長(zhǎng)于其物理工作空間。
在每小時(shí)超過(guò)500件物品的平均揀選率下，TossingBot在效率方面與人類在一起，至少對(duì)于它經(jīng)歷過(guò)的特定物品組合而言。雖然人類可能總是會(huì)更好地處理新奇物品，但TossingBot在新型物品方面表現(xiàn)相當(dāng)不錯(cuò)。對(duì)于TossingBot來(lái)說(shuō)，只需要一兩個(gè)小時(shí)的訓(xùn)練來(lái)獲得與已知對(duì)象類似的 性能，并且它還可以快速學(xué)會(huì)將東西扔到以前沒(méi)有訓(xùn)練過(guò)的位置。
優(yōu)傲機(jī)器人
TossingBot本身的一個(gè)有趣的部分是一個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它以一個(gè)bin中對(duì)象的深度圖像開(kāi)始，并從成功的抓取到投擲本身的參數(shù)一直進(jìn)行。由于投擲物體（特別是不平衡物體）在很大程度上取決于它是如何被抓住的，所以同時(shí)學(xué)習(xí)抓握和投擲。通過(guò)測(cè)量投擲是否成功來(lái)判斷抓握是否成功，TossingBot學(xué)會(huì)傾向于獲得準(zhǔn)確投擲的掌握。正如您從視頻中看到的那樣，學(xué)習(xí)過(guò)程本身相當(dāng)聰明，機(jī)器人可以大多只是單獨(dú)留下來(lái)自己解決問(wèn)題，在14小時(shí)的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)管理10,000次抓握和投擲嘗試。
這個(gè)過(guò)程的一個(gè)重要組成部分是研究人員稱之為“剩余物理學(xué)”，它提供了一種世界基線知識(shí)，以幫助TossingBot更快地學(xué)習(xí)和適應(yīng)。
TossingBot使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)以垃圾箱中物體的深度圖像開(kāi)始，然后通過(guò)成功的抓取和投擲訓(xùn)練自己。
當(dāng)然，這項(xiàng)研究本身還存在一些局限性，同時(shí)，如果可以在視覺(jué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，引入其它數(shù)據(jù)，可能會(huì)讓系統(tǒng)變得更加準(zhǔn)確，更容易掌握新物體的投擲技巧。
TossingBot具有什么樣的準(zhǔn)確度，以及將物體投射更遠(yuǎn)距離意味著什么？將這種技術(shù)用于更大或更強(qiáng)大的武器是多么容易？
TossingBot在其自然范圍之外的容器中的準(zhǔn)確度為85％，每個(gè)容器的開(kāi)口為25 x 15厘米。在模擬中，我們測(cè)試了更長(zhǎng)距離（最長(zhǎng)5米）的推廣，并且該方法運(yùn)行良好。但在現(xiàn)實(shí)世界中，最遠(yuǎn)的盒子離機(jī)器人只有2米左右。我們沒(méi)有進(jìn)行任何更遠(yuǎn)的測(cè)試，因?yàn)槿魏胃y的投擲都會(huì)導(dǎo)致UR5機(jī)器人達(dá)到力 - 扭矩限制。我們的猜測(cè)是，由于物理學(xué)/彈道學(xué)的初步估計(jì)，該方法應(yīng)該對(duì)更長(zhǎng)的距離進(jìn)行合理的推廣。
TossingBot可能會(huì)首先以較低的準(zhǔn)確度開(kāi)始到這些更遠(yuǎn)的位置（由于意外的動(dòng)態(tài)），但它應(yīng)該很快適應(yīng)新的訓(xùn)練樣本，因?yàn)樗^續(xù)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。在使這種技術(shù)適用于更大和更強(qiáng)大的臂的方面，只要臂具有良好的可重復(fù)性（例如，制造中使用的那些）和實(shí)時(shí)控制，它應(yīng)該是容易的。
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