今天,騰訊Robotics X實驗室,發布了靈巧操作研究成果,并推出:
(資料圖)
自研機器人靈巧手 “TRX-Hand(我)” 和機械臂 “TRX-Arm(我弟)”。
大家也可以叫我小靈手,能做很多細活,一個致力未來要成為服務大眾生活的機器人。(現在還在努力學習完善中)
初次見面,請大家吃葡萄。
(吃了我的葡萄,要繼續往下看哦)
為什么要致力服務生活?
因為生活中有許多人需要幫助,如老人、殘疾人等等。
但生活環境太復雜了,除開這顆葡萄,還有無數種的物品,形態、功能、用法各不相同:機器人應該怎樣去識別它們?又應該怎樣去拿起?還應該發多大的力才能保證不拿壞?
目前還沒有一款機器人能全部做到。
我的出現就是為了去解決這個難點。
今天,請允許我給大家做個自我介紹,算是提前認識。(等我學成出山,來到你們家的時候,別感到陌生。)
大家看,拿起杯子的過程,都用了哪些感知能力?
視覺——認識杯子:通過相機認識物體,了解布局。
接近覺——找到杯子:通過微型激光雷達和接近傳感器,接近物體,判斷距離,精準辨位。(人體也有類似的功能,當你老板站在你身后的時候,你會不自覺地感到一股涼意)
觸覺——感知杯子:全手覆蓋高靈敏度觸覺皮膚,能判斷接觸,輔助視覺,感知物體狀態。
力覺——拿放杯子:通過腕部力傳感使動作更輕柔,避免損傷物體。
我身上還有多傳感器信息融合技術,就像人閉著眼睛也能拿到面前的物品一樣,在行動中更精準執行任務。
我擁有3根手指、8個可獨立控制關節,最大持續指尖力可達15牛,最大關節速度一秒鐘能夠轉動600度,又快又有力。
柔性驅動的指尖設計也有效提升了手指的抗沖擊能力,讓“手”更加可靠。
可輕松拿捏不同形狀尺寸物體和高動態的難度動作。
光說不練假把式,接下來看看我的操作!
大家試試拿水瓶,從左手拋到右手
拋接等高動態動作,實時性要求極高,執行或感知上的細微誤差都會造成失敗。
在拿起物品的那一刻,便要根據傳感器確定好物品在手內的位置與姿態,規劃出高動態動作軌跡。
再根據實時預測的物體飛行軌跡在數毫秒內計算出最優攔截時間、最優攔截位姿與最優攔截軌跡,保證抓拋物品被平穩攔接。
雙手配合倒液體,確保兩個物體不觸碰
雙手配合搖液體,確保兩個物體緊碰不分開
雙手協同稍有不慎就會產生過大沖擊力,我會壞、物品也會壞。
結合視覺和觸覺,調整到最合適的握姿,基于機械臂末端力傳感信號的力位混合控制,實現雙手協同動作。
可能之前幾個操作,大家還沒完全感受到我的靈巧。
接下來,我的操作有多細,請看數字。
攪拌棒直徑8mm,插孔9mm。
僅僅依靠頭部相機,通過對物體間相對位置的迭代估計,并融入微小的觸覺感知,便能獲得穩定的攪拌棒、孔的識別與定位。
攪拌棒是無紋理、高反光的細長物體,尤其是在插攪拌棒的過程中,不僅攪拌棒會遮住孔,攪拌棒的反光還會倒映出孔,讓視覺產生混淆。
于是我學習了人類穿針線時的處理方式:在失敗后,立馬重試,逐漸接近真實孔位、確保完成插孔操作。
在現實生活中誤差不能完全避免,機器人需要處理因此造成的任務失敗,并實時感知任務狀態,識別失敗并自主調整策略,最終成功完成任務,這就是我的容錯機制。
大家攪拌液體的時候一般會怎么做?用手臂或者手腕攪動。
我也可以,但我是小靈手,必須用極高的感知能力和控制精度,來展現我的“靈巧”。
手指攪拌
只用手指攪拌還真有點難,還好我會深度學習,還有可以無限試錯的仿真環境。
為了修煉手指攪拌,我在仿真世界里試了很久,收集了豐富的學習數據和優化策略,在回到現實世界前,還練習了仿真環境 (sim) 與真實環境 (real)遷移法,將學到的經驗帶到現實中。
于是覺醒了捻物
這么多經驗,讓我在指尖接觸到攪拌棒時,便能很快、很穩地生成三個手指的協同運動。
并對攪拌棒施加合適的力,在保證攪拌棒不掉落的前提下,按期望軌跡攪拌杯子里的液體。
看到這,是不是想留點什么言?
“寫對聯……摸麻將……按摩……吹頭發……彈鋼琴……打羽毛球……帶娃……”
這是在最近的展示過程中,朋友們和我的互動。
大家的想象更加地證明了生活中使用場景的復雜和多樣,這對我的靈巧操作能力是巨大挑戰。
不過我不怕,接下來我會努力學習更多技能,早日成為服務大家生活的機器人。
好了,我的介紹完了。
今天就到這兒吧,期待能盡快與大家見面。
(等下,你弟弟TRX-Arm呢?不介紹一下嗎)
彩蛋來了!
我弟是騰訊Robotics X實驗室針對人居環境自主研發的高性能七自由度擬人機械臂,具有運動靈巧、爆發力強、觸控一體以及柔順安全等特點,可負載6kg以上,最大速度7.4m/s,最大加速度44.5m/s2。
不同于傳統的協作型機械臂,他采用了繩索傳動與差分驅動相結合的方式,不僅有效降低了傳動摩擦和運動慣量,還實現了多電機多關節協同驅動,具有高動態運動能力。此外,TRX-Arm前臂集成了768點的觸覺陣列,其刷新頻率高達1000Hz,以此實現了酒瓶在滾動和平衡過程中的高頻實時定位。
(具體功能,等他成熟一點再和大家分享)