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。
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。
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乐高机器人入门:家长指南关于作者
Noah Lopez
student volunteer
Noah is a student volunteer who helps run our robotics sessions and supports students building their first robot.
