研究人员开发机械影子手:玩魔方没什么大不了的。

2019-08-05 15:18:14 来源:行业信息

摘要:人类可以相对轻松地玩魔方,但对于机器人来说,这一直是非常困难的。(常见的2x2x2魔方共有367.416万个内部组合。)这并不是说没有一个机器人可以玩魔方-这是

人类可以相对轻松地玩魔方,但对于机器人来说,这一直是非常困难的。(常见的2x2x2魔方共有367.416万个内部组合。)这并不是说没有一个机器人可以玩魔方-这是麻省理工学院(MIT)最近在创纪录的0.38秒内解决了魔方的发明-但机器人通常需要特制的马达和控制器。

令人鼓舞的是,腾讯和香港中文大学(学习用灵巧的手来解魔方)的一组研究人员表示,他们设计了一个使用多指手的魔方操纵器。在预印的纸网站arxiv.org上发表的一篇论文(学会用灵巧的手解决魔方)中,研究人员表示,他们的人工智能驱动系统-包括一个魔方(Rubik‘sCube)解决器-能控制五个手指的最佳动作顺序,在1400多个实验中,平均成功率为90.3%。

研究人员写道:灵巧的手操作是机器人人类灵活性和完成日常任务的关键部分,涉及大量接触。尽管取得了进展,但可靠的多指灵巧性仍然是一个开放的挑战,因为它具有复杂的接触模式、高维的动作空间和脆弱的机械结构。

研究人员的系统在虚拟环境中操纵魔方。

团队的解决方案是一个分层系统,它将基于模型和无模型的规划和操作组件结合在一起。上面提到的魔方求解器负责找到恢复魔方的最佳行动顺序,而控制器-涉及两个原子操作,即魔方旋转和分级操作-负责逐步执行每个动作。

研究人员指出,运动学和关节运动使某些动作比其他运动更难完成。他们训练了几种模型,以定量比较它们的可靠性。为了提高魔方旋转和分级操作(在没有得到反馈信号的情况下循序执行)的鲁棒性,他们实施了一种后备机制,逐步检查魔方的状态。

该小组使用Roboti的mujoco(多关节接触动力学)来验证他们的方法。Mujoco是为机器人和生物力学研究与发展而设计的一种物理引擎。在mujoco内部,他们使用了一个灵巧的手形机械手。机械手被称为影子手(shadowhand),它的中指和无名指各有三个驱动关节和一个欠驱动关节,小手指和拇指有五个驱动关节(手腕有两个驱动关节)。在一个实验中,影子手的任务是操纵虚拟魔方以达到一个目标姿态,而在另一个实验中,它必须操纵两层以达到目标角度。

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