2022 年,机器人终于会剥香蕉皮了

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04-08 20:44

剥开一个香蕉需要几步?拿起香蕉,用一只手捏着香蕉皮,剥开。或许有的人会纠结一下要从头部开始还是从尾部开始,但不损坏香蕉的同时剥皮是一件轻松不费时的事。

▲图片来自:Gettys Images

对于人来说,剥香蕉皮当然并不是什么难事(对一些猩猩和猴子来说似乎也是如此)。但对于机器人来说,就不一定了。

▲图片来自:Daily Mail

东京大学的一个研究团队(研究人员包括 Heecheol Kim, Yoshiyuki Ohmura, Yasuo Kuniyoshi)开发了一个机器人,可以在不破坏香蕉果肉的情况下成功剥掉香蕉皮。不过它目前的成功率只有约 57%。

▲图片来自:YouTube

在我们看来似乎不费吹灰之力的剥香蕉,其实是个精细的过程。每次剥皮时,手里的香蕉在形状、大小、成熟度和整体状况上都会有差异,只是大脑在每次剥皮时都会做出快速反应并做出决定。

对于机器人来说,这个反应并决定的过程就需要长时间的学习。

▲图片来自:YouTube

东京大学研究团队开发的这个双臂机器人,有两个 UR5(通用机器人)机械手和两个运动学参数与 UR5 相同的控制器,云台上安装了一个 ZED 迷你立体相机,相机固定在一个可以观察香蕉的位置。

人类操作员控制机器人时,通过头戴式显示器(HMD)看到立体相机里的图像。显示器上安装了眼动仪,用于实时测量操作者的注视位置。

▲图片来自:arXiv

为了训练机器人剥香蕉,研究人员使用了大量人类演示的香蕉剥皮过程,用这些数据通过「深度模仿学习」进行训练。在这个机器人长达 13 个小时的训练里,剥香蕉的过程被分解为 9 个步骤:

抓住香蕉;
举起被抓住的香蕉;
伸右侧手抓住香蕉尖;
剥去香蕉尖;
右侧手靠近右边的果皮;
右手握住果皮并剥开;
旋转香蕉重新定位,让右手能碰到左边果皮;
右手靠近左侧果皮;右手握住左边果皮并剥开。

▲图片来自:arXiv

在长时间的深度学习后,在成功的测试中,机器人可以在约 3 分钟的时间里剥完一根香蕉。当然也有失败的时候,香蕉可能会从机械手中滑下来,在剥皮时可能会挤压果肉……因此目前成功剥皮的几率只有 57% 。

▲图片来自:arXiv

这些数据说明,机器人距离拥有这项技能还有很多可改进的空间。因此,研究团队现在的目标是改进机器人的技能,提高它的速度和可靠性,也希望它可以在除香蕉剥皮之外的其他精细任务中发挥作用,从而帮助解决某些行业劳动力短缺的问题。

▲Chipotle 餐厅 的 Chippy,图片来自:cnBeta

比如,它可以在劳动力短缺的餐饮业当个「机器员工」。其实,已经有餐厅在厨房里使用机器人进行辅助,像 Chipotle 餐厅 的 Chippy 和 White Castle 的厨房机器人 Flippy 。如果这个能剥香蕉皮的机器人能进行更精细的操作,想必会带来更多的可能。

 

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