如果機(jī)器人真的可以幫助我們?cè)诜孔又車(chē)蛘疹櫸覀兊氖軅屠先耍?dāng)然用兩只手更方便,但是使用雙手比我們想象起來(lái)困難得多。
來(lái)自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究團(tuán)隊(duì)的想法是,不要從頭開(kāi)始構(gòu)建一個(gè)使用雙手的機(jī)器人,而是簡(jiǎn)單地創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng),讓它能理解并執(zhí)行與人類(lèi)不需要思考就能完成的動(dòng)作。
例如,當(dāng)你需要打開(kāi)一個(gè)罐子的時(shí)候,你用一只手抓住它,并把它移動(dòng)到合適的位置,然后當(dāng)另一只手抓住蓋子并擰開(kāi)它的時(shí)候,你就把那只手握緊。在這個(gè)基本的動(dòng)作中發(fā)生了很多事情,現(xiàn)在要求機(jī)器人自動(dòng)完成它是不可能的。但是那個(gè)機(jī)器人仍然可以大致了解為什么在這種情況下要進(jìn)行這樣的操作,并盡其所能去完成它。
四種動(dòng)作
研究人員首先讓人類(lèi)佩戴動(dòng)作捕捉設(shè)備執(zhí)行各種模擬日常任務(wù),如堆疊杯子,打開(kāi)容器和傾倒物體,拾取物品,抽出夾在中間的物體。所有這些數(shù)據(jù),包括手的動(dòng)向,它們?nèi)绾蜗嗷プ饔玫鹊龋急?a target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和反思,最終發(fā)現(xiàn)了人們最傾向用手做的四種動(dòng)作:
移交:這是你拿起一個(gè)物體放在另一只手中,這樣就可以更容易地把它放在原處,或者騰出第一只手去做別的事情。
一只手固定:用一只手保持物體穩(wěn)定,牢牢地抓握,而另一只手對(duì)其進(jìn)行操作,如取下蓋子或攪拌里面的物體。
固定偏移:雙手協(xié)同工作以拾取并旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)它。
單手搜索:實(shí)際上不是雙手操作,而是在另一只手找到需要的對(duì)象或執(zhí)行任務(wù)時(shí)故意讓一只手不參與操作。
機(jī)器人運(yùn)用這些知識(shí)不是為了做動(dòng)作本身,這些是非常復(fù)雜的動(dòng)作,目前的人工智能無(wú)法執(zhí)行,而是為了解釋人類(lèi)控制器所做的動(dòng)作。
你可能會(huì)認(rèn)為,當(dāng)一個(gè)人遠(yuǎn)程控制一個(gè)機(jī)器人時(shí),它只會(huì)準(zhǔn)確地反映出這個(gè)人的動(dòng)作。在測(cè)試中,機(jī)器人這樣做是為了提供一個(gè)基線(xiàn),說(shuō)明在不了解這些雙手動(dòng)作的情況下,它們是如何做到這一點(diǎn)的,但其中許多動(dòng)作是根本不可能做到的。
重新解釋人類(lèi)動(dòng)作
研究人員創(chuàng)建的系統(tǒng)會(huì)識(shí)別上述四種行為之一何時(shí)發(fā)生,并采取措施確保它們成功實(shí)現(xiàn)。這意味著,例如,當(dāng)一起拿起一個(gè)水桶時(shí),要意識(shí)到另一只手對(duì)每只手臂施加的壓力。或者在另一只手與蓋子相互作用時(shí),為握著物體的手臂提供額外的剛性。即使只使用一只手(尋找任務(wù)),系統(tǒng)也知道它可以剝奪未使用的手的運(yùn)動(dòng),并將更多的資源優(yōu)先給工作中的手。
這些知識(shí)大大提高了遠(yuǎn)程操作員嘗試執(zhí)行一系列任務(wù)的成功率,任務(wù)旨在模擬準(zhǔn)備早餐:打雞蛋,攪拌,移動(dòng)物品,拿起托盤(pán),戴眼鏡,并保持水平。
當(dāng)然,這仍然是由人類(lèi)或多或少完成的,但人類(lèi)的行為正在被增強(qiáng)并重新解釋?zhuān)粌H僅是簡(jiǎn)單的機(jī)械復(fù)制。
機(jī)器人自主完成這些任務(wù)還有很長(zhǎng)的路要走,但這樣的研究奠定了一些基礎(chǔ)。在機(jī)器人試圖像人類(lèi)一樣移動(dòng)之前,它必須不僅要了解人類(lèi)的移動(dòng)方式,還要了解為什么他們?cè)谀承┣闆r下會(huì)做某些事情,還有哪些重要的過(guò)程可能會(huì)被明顯的觀察隱藏起來(lái),比如規(guī)劃手的路線(xiàn),選擇抓握位置等。
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原文標(biāo)題:不只是模仿:研究人員讓機(jī)器人理解和學(xué)習(xí)人類(lèi)的雙手動(dòng)作
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