人工智能让新型机器人能够操纵柔软且柔韧的物体

Josiah02 · 发表于昨天 13:32

向 Bifrost 机器人问好。借助 AI 技术，它利用触觉能力按顺序操纵柔软且柔韧的物体。
挪威研究员埃克雷姆·米西米 (Ekrem Misimi) 表示：“尽管我们许多人从媒体上看到过类似的印象，但机器人要想熟练地操纵所谓的柔性物体，还有很长的路要走。”
Misimi 认为，要实现这一目标还需要进行大量研究。
“这就是为什么我们很自豪能够开发出一种让机器人学会操纵此类物体的方法。这是一项具有重大创新潜力的突破性研究，”他说。
“目前正在开发的技术可能在各行各业都有应用——但首先也是最重要的，是在食品领域，因为这个领域并不缺少符合要求的对象。”
基于人工智能的方法
这项新技术是作为 BIFROST 项目的一部分出现的，在北欧神话中，BIFROST 指的是一座“桥梁”。然而，这种方法的灵感源自厨房，更具体地说，源自准备晚餐用鳕鱼片的几个步骤。
米西米说：“我们都很熟悉这个过程，不需要深入思考。但如果你仔细想想，就会发现你正在对鱼片进行许多不同的操作。过去，机器人无法执行这样的任务，因为直到最近，它们才被训练来抓握坚硬且不柔顺的物体。此外，让机器人执行未经训练的新任务是一项挑战。”
在人工智能领域，机器人面临的难题是所谓的泛化能力，而人类在这方面非常擅长。为了取得成功，研究人员开发了一种基于人工智能的新方法。他们通过让机器人执行与现实世界中类似的任务来训练机器人。可以理解的是，这些任务一开始并不涉及鳕鱼片。
耗时的任务是最困难的
桌子上放着一个装满米饭的细长布袋，这里模拟的是鳕鱼片。布袋呈“I”字形，但机器人根据研究人员的指令，将其变成“C”字形。
Misimi 表示：“我们成功地让机器人按照要求操纵一个柔顺的三维物体。这本身可能看起来并不令人印象深刻。然而，此前机器人从未接受过使用这种特殊形状的训练。”
Misimi 补充说，人类很容易长时间执行任务，直到完成他们打算做的事情，但这对机器人来说更具挑战性。
“如果机器人要完成这样的操作任务，学习和感知的结合至关重要。
米西米说：“任务越复杂，机器人学习完成任务所需的时间就越长。花费的时间越多，对机器人的要求就越高。”
新机遇
研究团队最近在2024 年 IEEE 国际机器人与自动化会议 (ICRA)论文集上发表了一篇关于该方法的文章。该团队解释说，基于人工智能的机器人操控提供了以前超出我们想象的新机会。
米西米说：“这种方法的奇妙之处在于，机器人完全通过模拟进行训练。”
然后，这些知识就会被运用到现实世界中，无需任何额外的训练。这是全新的。研究人员的主要重点是训练机器人掌握受人类能力启发的技能。
米西米说：“从某种程度上来说，我们让它们能够更好地执行需要人类灵活性的任务——这些任务今天只能由人类完成，无论是在学习方面还是在感知方面。”
这里使用的“感知”一词是指了解周围环境的能力，以便提前规划任务并执行任务。如果机器人要完成灵巧的操作任务，学习和感知的结合是必不可少的。
连续操作很棘手
当机器人负责操纵给定的物体时，它必须将其视觉能力与感知能力结合起来。
米西米说：“在这种情况下，机器人可能还需要工作一段时间才能完成任务。为了将物体变成新的形状，机器人必须完成许多不同的动作，到目前为止，使用机器人完成此类任务一直很有挑战性。”
他继续解释说，机器人通常需要 20 到 60 秒来将物体操纵成新的形状，具体取决于过程的复杂程度。
米西米说：“让机器人长时间集中精力完成一项任务是一项挑战，但我们成功了。”
食品行业的理想选择
目前正在开发的技术可能在广泛的行业中得到应用。
米西米说：“但首先在食品，尤其是海鲜行业，那里不乏符合要求的操作对象。”“这很重要，因为使用机器人可以帮助挪威维持其食品生产行业，这样做还可以促进更可持续、更优质的本地食品，”他接着补充道，
“从更高的层面来说，从这个项目中获得的知识可能有助于我们解决现代机器人技术面临的一些根本挑战。这反过来又会促进新技术的发展，使工业部门和更广泛的社会受益。
研究团队还成功进一步开发了 Bifrost 机器人，使其现在能够执行推动和抓握动作。这使得能够更温和地操纵柔顺的物体和结构。

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