任何花费一个下午苦苦思索宜家家具套件的人都会明白,将这个项目交给机器人是多么诱人。幸运的是,这家商店复杂的自助组装套件已成为机器人专家的某种基准,他们多年来一直致力于制造足够智能和灵巧的自动装置,以便将螺钉和木钉装入相应的孔中。进展一直稳步进行,但可能还需要一段时间,机器人才能够在您在厨房喝咖啡时,在您的卧室里组装STUVA阁楼床组合。
然而,新加坡南洋理工大学的工程师表示,斯蒂芬椅子套件显然触手可及。在本周的《科学机器人学》上,他们报告说,他们使用一个双臂机器人组装了一把斯蒂芬椅子,该机器人的传感器和程序使其能够在没有人工帮助的情况下将大部分零件组装在一起。该机器的手臂、平行夹具、传感器和 3D 摄像头完成了椅子的框架(不包括座椅和稳定螺钉),在约 20 分钟内完成了 50 多个步骤。
同样值得注意的是:机器人的每个部件都是通用的、现成的类型——这是使此类机器能够批量生产的关键一步。完成组装工作的组件“已经是批量生产的,因此我们在此开发的技术可以在不久的将来部署到实际工厂中,”与南洋研究人员弗朗西斯科·苏亚雷斯-鲁伊斯和周贤一起制造机器人的机械与航空航天工程助理教授范光强说。
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工程师们使用计算机代码对机器人进行编程,而不是训练设备通过机器学习和其他对机器人技术未来至关重要的人工智能技术来组装零件。范光强说:“在这项工作中,我们感兴趣的是实现诸如感知、规划和控制等低级能力,而不是高级推理。这些低级能力对于组装其他物体或执行其他工业任务(如搬运、钻孔、点胶、组装和检查)至关重要,并且可以适应这些任务。我们还计划在未来的工作中整合人工智能方法,以自动化[更抽象的]高级推理。”
康奈尔大学计算机科学助理教授罗斯·内珀说,南洋机器人手臂的动作可能看起来缓慢而乏味,但它们将钉子装入孔中的能力解决了“机器人技术中一个超级难题”。内珀对此非常了解——他曾是麻省理工学院团队的一员,该团队在 2013 年构建了能够组装拉克边桌的“宜家机器人”自主机器人系统。麻省理工学院的项目与马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员、Willow Garage机器人研究实验室和其他机构(pdf)开发的另一个拉克组装机器人同年首次亮相。
麻省理工学院宜家机器人是一个自动化系统,它协调两个配备专用工具的机器人来执行组装。该系统应用了关于各个零件几何形状的推理,以弄清楚它们是如何组合在一起的。“我的工作使用视觉感知模式——使用视觉来解决钉子入孔问题——而南洋的研究人员正在通过触觉反馈来做到这一点,感受钉子是否进入了孔中,”内珀说。“这两项应用都是针对宜家家具,但对机器人技术的贡献却截然不同。”
这家总部位于新加坡的研究机构的技术有望实现多功能,能够重新编程以执行不同的任务——甚至可能组装其他类型的家具。“很多人,尤其是很多美国人,都对努力甚至未能组装宜家家具有着切身体验,”内珀说。“梦想仍然是拥有一个可以组装宜家整个目录的机器人系统——但我们还没有达到那个目标。”