機(jī)器人抓取一直是業(yè)界的一大難題，最近，澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)的機(jī)器人學(xué)家們開發(fā)出了一種新的方法，讓機(jī)器人可以更快、更準(zhǔn)確地抓取物體，包括混亂和多變的環(huán)境中，這可能會(huì)提高其在工業(yè)和家庭環(huán)境中的實(shí)用性。

新的方法是基于生成式抓取卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，允許機(jī)器人快速掃描環(huán)境，并使用深度圖像映射其捕獲的每個(gè)像素，提升抓取質(zhì)量。經(jīng)過現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試，其在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的抓取準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到88%，而在靜態(tài)環(huán)境中的抓取準(zhǔn)確率更是高達(dá)92%。

昆士蘭科技大學(xué)的Jurgen Leitner博士表示，對(duì)于人類來說，抓取物體只是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的基本任務(wù)，但對(duì)于機(jī)器人來說卻非常困難，幾乎是個(gè)不可能完成的任務(wù)。

Leitner說，“在非常受控的環(huán)境中，我們可以編程讓機(jī)器人去抓取某種特定的物件。然而，目前機(jī)器人抓取系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是無法快速適應(yīng)變化，例如當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)?！?

他還表示，“世界是不可預(yù)測(cè)的，事物在不斷發(fā)生變化、移動(dòng)且混亂，而且往往會(huì)在沒有任何警告的情況下發(fā)生，所以機(jī)器人需要能夠在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中適應(yīng)和工作，如果我們希望它們有效的話?！?

為此，由Leitner領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)首先開發(fā)了一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（一種基于人工智能的系統(tǒng)，讓計(jì)算機(jī)通過分析示例來學(xué)習(xí)任務(wù)）。通過使用該網(wǎng)絡(luò)和深度測(cè)繪相機(jī)，雙指抓取機(jī)器人隨后能夠制作位于其前方的移動(dòng)且雜亂的物體集合的逐像素深度圖，然后確定最佳抓取方法用于抓取這些物體中的任何一個(gè)。這是一種實(shí)時(shí)的、對(duì)象無關(guān)的閉環(huán)綜合抓取方法。

Leitner的團(tuán)隊(duì)成員還包括博士研究員Douglas Morrison和昆士蘭科技大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院的杰出教授Peter Corke。

Morrison說，“生成式抓取卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法通過預(yù)測(cè)每個(gè)像素處的雙指抓握的質(zhì)量和姿態(tài)來工作。通過在一次掃描中使用深度圖像映射它前面的內(nèi)容，機(jī)器人在做出決定之前不需要采樣許多不同的可能抓握，避免了漫長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間?！?

“在我們的實(shí)際測(cè)試中，我們對(duì)一組以前未見過的幾何物體的抓取成功率為83％，對(duì)一組移動(dòng)的家居物體的抓取成功率為88％。我們?cè)谧ト?dòng)態(tài)混亂的物體成功率為81%?！?

Leitner博士說，這種方法克服了目前深度學(xué)習(xí)抓取技術(shù)的一些局限性。

他說，“舉個(gè)例子，在2017年的亞馬遜抓取挑戰(zhàn)賽中，我們贏得了冠軍。我們的機(jī)器人CartMan先查看一堆物品，然后做出決定哪里是抓取一個(gè)物品的最佳位置，然后盲目地去嘗試抓取它。”

他表示，“使用這種新方法，我們可以在大約20毫秒內(nèi)處理機(jī)器人查看的對(duì)象的圖像，這允許機(jī)器人更新其關(guān)于抓取物體的位置的決定，然后可以更大膽去做。這在雜亂的空間中尤為重要?！?

Leitner博士表示，這些改進(jìn)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化和家庭環(huán)境是有價(jià)值的。

Leitner博士說，“這項(xiàng)研究使我們能夠使用機(jī)器人系統(tǒng)，而不僅僅是在基于機(jī)器人能力構(gòu)建整個(gè)工廠的結(jié)構(gòu)化設(shè)置中。它還允許我們抓取非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的對(duì)象，其中事物沒有被完美地規(guī)劃和排序，并且機(jī)器人需要適應(yīng)變化。這對(duì)于工業(yè)非常有利，不管是在線購(gòu)物的倉(cāng)庫(kù)分類，還是水果采摘。它也可以應(yīng)用在家里。因?yàn)楝F(xiàn)在智能機(jī)器人越來越多，不僅僅是掃地或拖地，而且還可以拾取物品并將其收拾好。”