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机器人

机器人为什么不擅长人类轻松完成的事?

5 分钟 阅读

一个机器人在努力完成一项人类毫不费力就能轻松完成的简单物理任务
一个人只需零点几秒就能完成的任务——比如捡起一件揉皱的衬衫——可能需要工程师花费数年才能让机器人大致做到。

叠衣服看起来很简单:拿起一件衬衫,抖开,找到袖子,对折,放好。你可能根本不需要动脑。

但对机器人来说,叠衣服极其困难。开门、捡玩具、系鞋带、倒麦片,或从地板上拿起书包,对人类来说都很容易,对机器人来说却是最难解决的问题之一。

机器人能建造汽车、探索火星、在工厂举起重物。那为什么一只袜子会让它困惑呢?答案是:真实世界是混乱的。

人类比我们意识到的更厉害

你的大脑和身体一直在做令人惊叹的事情,即使你没有注意到。当你捡起一支铅笔时,你立刻知道它在哪里、它大概多重、要用多大力气握住它,以及如何让手指绕过它——即使它是侧放的、压在笔记本下面,或者一半悬在桌子边缘。

机器人必须一步一步地搞清楚所有这些。首先要看到铅笔,然后要知道铅笔和桌子是分开的,然后要决定从哪里抓它,然后要移动手臂而不碰翻其他东西,然后要用足够的力气握住铅笔,但又不至于把它捏断。这要做很多事。

人类让抓握看起来很容易,是因为我们花了多年时间同时练习使用眼睛、双手、肌肉和大脑。机器人必须从头开始学习这一切。

软东西很难处理

机器人通常很难处理软的、松软的物体。洗好的衣服是个完美例子:衬衫没有固定形状,会弯曲、起皱、扭转和塌陷;毛巾可以折叠在自己上面;一只袜子可以藏进另一只袜子里。

硬物对机器人通常更容易——金属块保持同样形状,塑料盒子有清晰的边缘,杯子有可预测的形态。但布料每次移动时都会改变形状,机器人不能简单地记住一种衬衫形状,它必须理解织物的行为方式,这非常困难。

开门没有那么简单

想想有多少种不同的门:有圆形旋钮的,有把手的,滑动的,推的,拉的,重的,轻的,会卡住的,自动关的……

人类看到大多数门就能快速明白该怎么做。机器人必须检测把手、理解它如何移动、正确定位夹持器、施加正确的力,并在开门时向后或向前移动。如果应该拉却变成了推,就失败了;如果从错误角度抓住把手,也失败了。一项你只需两秒的任务,可能变成重大的工程挑战。

世界不会静止不动

工厂机器人非常擅长重复相同的动作,因为它们的环境是受控的——每次汽车零件都在同一个地方到达,机械臂做同样的动作。家庭、学校和室外空间则完全不同。

东西到处移动:书包今天在地板上,明天可能在椅子上;玩具可能是倒置的。机器人必须处理意外情况。人类在这方面很出色——如果铅笔滚到椅子下面,你可以弯腰、移开椅子、绕过书包、抓住它,不需要重新编程。机器人在应对意外方面越来越好,但这仍然是机器人技术最大的挑战之一。

拿起东西需要判断力

人类拿东西时会自动调整握力:你不会用握鸡蛋的方式握锤子,也不会用握棒球的方式握纸杯——力度、手指位置和动作都不同。

机器人必须学习这些。握得太轻,东西会掉;握得太重,东西会破;抓错位置,东西会滑落。当物体是光滑的、透明的、软的、微小的、沉重的、形状奇怪的或在移动时,这尤其困难。这就是为什么机器人手和夹持器是工程学的一个重要研究领域。

核心思想

机器人很厉害,但人类生活的世界很复杂。对我们来说容易的任务对机器人往往很难,因为人类在感知、平衡、触摸、调整和从经验中学习方面惊人地出色。

下次你叠衬衫、开门或拿零食时,你正在做一些机器人可能觉得非常困难的事情。你的大脑和双手是工程的杰作。

关于作者

Noah Lopez

student volunteer

Noah is a student volunteer who helps run our robotics sessions and supports students building their first robot.

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