2022-09-11
 
为什么家用机器人仆人比机器人吸尘器和自动化仓库工人更难建造
2022年09月11日  

随着人工智能和机器人技术的最新发展,人们对开发和销售能够处理各种家务的家用机器人越来越感兴趣。

特斯拉正在建造一个人形机器人,据首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)称,该机器人可以用于做饭和帮助老年人。亚马逊最近收购了著名的机器人吸尘器制造商iRobot,并通过亚马逊机器人计划对该技术进行了大量投资,以将机器人技术扩展到消费者市场。2022年5月,以电动吸尘器闻名的Dyson公司宣布,计划建造英国最大的机器人中心,致力于开发在住宅区执行日常家务任务的家用机器人。

尽管人们对机器人的兴趣越来越大,但潜在客户可能需要等待一段时间,才能让这些机器人上市。尽管智能恒温器和安全系统等设备如今广泛应用于家庭,但家用机器人的商业应用仍处于初级阶段。

作为一名机器人技术研究人员,我亲身了解家用机器人比智能数字设备或工业机器人更难制造。

处理对象

数字设备和机器人设备之间的一个主要区别是,家用机器人需要通过物理接触来操纵物体以执行任务。他们必须搬盘子,搬椅子,把脏衣服拿起来放进洗衣机。这些操作要求机器人能够处理形状不规则的易碎、柔软、有时较重的物体。

最先进的人工智能和机器学习算法在模拟环境中表现良好。但与现实世界中的物体接触往往会让他们绊倒。这是因为物理接触通常很难建模,甚至更难控制。虽然人类可以很容易地完成这些任务,但家庭机器人要达到人类水平处理物体的能力存在重大的技术障碍。

机器人在操纵物体的两个方面有困难:控制和感知。许多拾取和放置机器人机械手,如装配线上的机械手,都配备了简单的夹具或专用工具,仅用于某些任务,如抓取和搬运特定零件。他们常常难以操纵形状不规则或弹性材料的物体,特别是因为他们缺乏人类天生的有效力或触觉反馈。制造具有柔性手指的通用机器人手在技术上仍然具有挑战性和昂贵。

还值得一提的是,传统的机器人机械手需要一个稳定的平台来精确操作,但当与移动的平台一起使用时,精度会显著下降,尤其是在各种表面上。在移动机器人中协调移动和操纵是机器人界的一个公开问题,需要在具有广泛能力的家用机器人能够进入市场之前解决。

他们喜欢结构

在装配线或仓库中,严格组织环境和任务序列。这允许工程师对机器人的运动进行预编程,或使用QR码等简单方法定位物体或目标位置。然而,家庭用品往往杂乱无章,随意摆放。

家用机器人必须处理工作空间中的许多不确定性。机器人必须首先定位和识别目标物品。通常,它还需要清除或避免工作空间中的其他障碍,以便能够到达项目并执行给定任务。这要求机器人具有出色的感知系统、高效的导航技能以及强大而准确的操纵能力。

例如,机器人吸尘器的用户知道他们必须从地板上移除所有小家具和其他障碍物,如电缆,因为即使是最好的机器人吸尘器也无法自行清除它们。更具挑战性的是,当人和宠物在近距离内行走时,机器人必须在移动障碍物的情况下操作。

保持简单

虽然它们对人类来说很简单,但许多家务对机器人来说太复杂了。工业机器人非常适合重复操作,其中机器人运动可以预先编程。但家庭任务往往是这种情况所特有的,可能会充满惊喜,需要机器人不断做出决定并改变路线,以执行任务。

考虑做饭或洗碗。在几分钟的烹调过程中,你可能会抓到一个炒菜茅 锅、抹刀、炉灶把手、冰箱门把手、鸡蛋和一瓶食用油。清洗平底锅时,你通常用一只手握住并移动平底锅,同时用另一只手擦洗,并确保所有煮熟的食物残渣都被清除,然后所有肥皂都被冲洗干净。

近年来,利用机器学习训练机器人在拾取和放置不同物体时做出智能决策,这意味着将物体从一个地点抓取并移动到另一个地点,这方面有了显著的发展。然而,即使是最好的学习算法,要训练机器人掌握所有不同类型的厨房工具和家用电器也是另一个难度。

更不用说人们的家里经常有楼梯、狭窄的通道和高货架。这些难以到达的空间限制了当今移动机器人的使用,这些机器人倾向于使用轮子或四条腿。拟人机器人可以更紧密地匹配人类自己构建和组织的环境,但在实验室环境之外还没有可靠的使用。

解决任务复杂性的一个方法是建造专用机器人,如机器人吸尘器或厨房机器人。在不久的将来可能会开发出许多不同类型的此类设备。然而,我相信通用家用机器人还有很长的路要走。

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