观看这个巨型筷子机器人轻松处理盒子

灵巧机器人公司(Dextrous Robotics)正在仓库试验其新型操作系统

5分钟读取

Evan Ackerman是IEEE Spectrum的机器人编辑。

两名男子站在一个比他们高的黑色机械机器人框架旁边,这个框架上连接着可移动的塔。

Dextrous Robotics联合创始人Sam Zapolsky(左)和Evan Drumwright展示了他们最新的仓库机器人。

灵巧的机器人

虽然机器人已经在仓库里,在箱子之间移动小物件以进行运输或储存,但它们还没有接手拖运大而重的东西的工作。这正是它们最有用的地方,因为拖拽对人们来说很难做到。

有几家公司正在解决这个问题,而且可能有足够的空间容纳所有公司,因为机会是巨大的。外面有很多拖车需要卸载。可以说有趣的方法来自灵巧机器人它有一个机器人,可以用一双巨大的筷子移动盒子。


我们第一次写的是Dextrous机器人学 2021年当时他们正在使用弗兰卡·熊猫机器人手臂进行概念验证。从那时起,这一概念已经被成功证明,Dextrous已经扩大到一个更大的机器人,可以用筷子机械手每小时处理数百个重箱子。

“筷子式的方法非常稳健,”精明的首席执行官埃文·德鲁姆赖特他告诉我们。“我们可以用非常精确的操作携带重型有效载荷和小型物品。独立式筷子通过简单的机械设计,可以抓取几乎无限种类的物体。这是抓取问题的真正简化。”

上面的视频显示了机器人在模拟卸下一辆满载拖车的场景中每小时移动大约150个箱子,但该系统的运行速度要快得多。演示没有进行任何路径优化。在一个整洁的环境中,Dextrous能够以每小时900个盒子的速度操作系统,大约是一个人每小时可以处理300到500个盒子的速度的两倍。

当然,箱子越重,一个人就越难保持这种速度。一旦一个箱子的重量超过20公斤左右,就需要两个人来移动它。这时,劳动效率就会大大降低。理论上,Dextrous机器人的硬件能够以3倍的加速度处理40公斤重的箱子s、 在较低加速度下,最大重量可达65 kg。这相当于每小时2000箱。诚然,这只是一个理论上的最大值,但这正是Dextrous正在努力实现的目标。

如果唯一的问题是快速移动沉重的箱子,机器人早就解决了。然而,在你移动盒子之前,你必须先把它捡起来,这使事情复杂化了。其他机器人公司使用吸力来拾取物体。只有灵巧的人才喜欢大筷子。

吸力的优点是在感知和规划方面更容易处理:找到一个平坦的表面,坚持下去,就可以了。这种方法假设你能找到一个平坦的表面,但在大多数演示视频中看到的整齐有序的盒子堆不一定是你在仓库中得到的。吸力还有其他问题:它的有效载荷限制通常为20公斤左右,它在使用奇怪尺寸的箱子时效果不佳,并且在低于10°C的温度下工作也有困难。吸入系统也会吸入大量污垢,这可能会导致机械故障。

抽吸系统通常只连接到一个表面,这限制了它在不失去抓地力或撕开盒子的情况下移动的速度。灵巧的筷子可以支撑盒子的两面。但充分利用这一能力给感知和规划方面增加了困难。

德鲁姆赖特说:“仅仅达到这一点就已经成为了核心。”。“我们必须在感知系统和操作上达到一定的精度,才能满怀信心地理解我们正在挑选的东西。我们最初的工程障碍非常非常高。”

Dextrous用筷子等刚性操纵器操纵刚性物体花了好几年时间才达到完美。“弄清楚如何让机器人感知和理解其环境,找出最好的物品,然后操纵该物品,并在合理的时间内完成所有这些,这真的非常困难。”德鲁姆赖特告诉我们。“我不想说我们已经解决了100%的问题,但它运行得很好。我们还有很多事情要做,但是否可以证明我们真的可以让一个机器人在合理的时间段内进行基于接触的操作,从一个不受限制的环境中挑选出大小不同的物体?我们已经解决了这个问题。”

这是另一段视频,展示了一个持续的箱子处理过程;如果你仔细观察,你会注意到机器人使用其操纵器稍微重新定位盒子以获得最佳抓握效果时的各种精确的小动作:

所有这些动作都让机器人看起来像是远程操作的,但Drumwright向我保证,它是完全自主的。事实证明,远程操作在这种情况下不太奏效。“我们研究了远程操作,但实际上我们做不到。我们发现我们的控制器非常精确,我们无法通过远程操作使系统比自动操作表现得更好。”怎样机器人决定自己做什么,“我不能确切地告诉你这些行为是从哪里来的,”德鲁姆赖特说,“我们就叫它人工智能。但这些都是自主操作行为,机器人能够利用这些不同的技能来找出如何挑选每一个盒子。”

你可能已经注意到视频中的盒子很破旧。Drumwright说,这是因为机器人已经用这些盒子练习了几个月,但Dextrous注意到了这样一个事实,即护理是必要的。“从一开始我们就担心的一件事是,我们如何以温和的方式做到这一点?但我们最新版本的机器人具有对盒子非常温和的敏感性。”

我问德鲁姆赖特,他的机器人最难捡到什么东西。我建议用一个保龄球(重的、滑的、球形的)。他的回答是“具有挑战性,但决不是不可能的”,引用了来自悉达多·斯里尼瓦萨华盛顿大学的研究表明带筷子的机器人可以学习对球形物体进行动态精细操作不过,灵巧并不比作弊更重要,在筷子的末端效应器上涂上一层薄薄的硬橡胶,只增加一点点顺从性——不足以扰乱计划或控制,但足以让抓取一些棘手的物体变得更容易一些。

一年前,Dextrous已经证明它可以在有限的情况下高速移动箱子。在过去的一年里,它一直在确保系统能够处理仓库中可能遇到的所有场景。下一步是将这两件事结合起来——在保持可靠和自主工作的同时,将速度降到最低。

“在操作方面,系统是完全自主的,”德鲁姆赖特说。“目前,我们有人驾驶机器人进入集装箱,然后在它能够到的范围内将其向前移动,但我们也在使其完全自主。”到目前为止,机器人相当可靠,只需要润滑。

根据Drumwright的说法,目前商业方面最大的挑战就是制造足够的机器人,因为该公司在内部制造硬件。剩下的问题是从实验过渡到产品需要多长时间。该公司正在启动一些商业飞行员,德鲁姆赖特表示,最让他们慢下来的是制造足够的机器人来满足需求。

“我们已经解决了所有最困难的技术问题,”他说。“现在,这是业务部分。”

对话(8)
杰弗里·亨特
杰弗里·亨特2023年11月21日
LM公司

“灵巧的机器人轻松压碎箱子”

1答复
克里斯托弗·阿姆斯特朗
克里斯托弗·阿姆斯特朗2023年11月21日
M(M)

人类捡起一个沉重的盒子时,不会从两边都拿着它——他们会从下面(也许)从上面拿。除非盒子很轻很结实,否则机器人的方法对我来说似乎不切实际。

1答复
J贝尔
J贝尔2023年11月11日
INDV公司

这一切都很好,除非有人被筷子戳到眼睛。但说真的,这条“我们就叫它AI”的评论让我有些担心:怎样机器人决定自己做什么,“我不能确切地告诉你这些行为是从哪里来的,”德鲁姆赖特说,“我们就叫它人工智能。但这些都是自主操作行为,机器人能够利用这些不同的技能来找出如何挑选每一个盒子。”

1答复