奇番北京大学情感智能机器人实验室(杭州)双周刊第15期


来自:奇番网     发表于:2019-07-24 14:01:33     浏览:100次 关键词:北京大学情感智能机器人实验室 双周刊第15期

北京大学情感智能机器人实验室(杭州)双周刊第15期1

Laboratory for Affective Intelligent Robotics (LAIR)

北京大学信息技术高等研究院

智能计算研究中心

机器人应用场景:清洁机器人相关文章

NASA发送三个“保洁员”到宇宙空间站,未来将充当“天眼”和“天耳”

洗碗让你生无可恋?美国初创公司推出适用于大型餐馆的洗碗机器人系统!

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机器人应用场景:清洁机器人相关文章

NASA发送三个“保洁员”到宇宙空间站

未来将充当“天眼”和“天耳”

转载:https://zhuanlan.zhihu.com/p/64063245

时间:2019-04-28

作者:知乎 堂博士

整理:俞泽远

导读:空间站是人类探索浩瀚宇宙的前哨,但是有限的空间和人力使得宇航员有必要配备几名助手来协助他们的工作,NASA最近就派出了三名助手,不过它们竟然是三个方块,而且令人吃惊的是这些方块有一天也许能通过听声音来辨别空间站的运行状况。

北京大学情感智能机器人实验室(杭州)双周刊第15期2

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空间站是人类步入太空的重要前哨,是人类在宇宙中孤独的身影。

当我们走进空间站的内部,发现看似对称整洁的空间站,内部却极其有可能“脏乱不堪”。

也许是NASA再也忍受不了这样脏乱的环境,最近决定派遣三名勤劳的蜜蜂为慵懒的宇航员打扫一下环境。

这就是由美国NASA发起的一项小型机器人计划,这些蜜蜂就是看起来怎么也不像蜜蜂的机器人Astrobee。

这项计划最早起源于2006年,在今年的4月17日,三只Astrobee终于飞上了太空。

Astrobee机器人其实是一个边长约为30cm的立方体。

我们可以看到,在机器人的顶端有一只器械手,这是机器人与外界交互的主要部分。


有了手,Astrobee就能拾取一些简单的规则物品,在队友的合力下,兴许还能背着防御塔满空间站的跑。

接下来就是最为重要的一部分了,这样一个立方体如何实现在太空中的自由活动呢?

这就要考虑到空间站中的微重力环境了,研究人员应用了最为基本的动量守恒的原理,通过向特定的方向推动空气来移动自己。


所以可以看到Astrobee的两侧有两个网状保护罩,保护罩的背后有各一个叶轮,然后研究人员在机器人的各个面共打开了十二个喷嘴。

两个叶轮通过反向旋转,将不断地吸入空气得以在机器人的内部产生高压的气体。

通过以不同的组合打开和关闭不同的喷嘴,机器人可以在任何方向上旋转或平移。

当然,作为一个能够自主执行任务的机器人,Astrobee还搭载了传感器套件。这些组件包括多个摄像头,触摸屏,激光指示器和灯光。

Astrobee的计算系统内部有三层处理器:一层是低层,一层是中层,另一层是高层。中级运行Linux并负责大部分机器人的核心功能,而高级处理器运行Android并专用于有效负载。这使科学有效载荷保持良好和隔离,同时也使Astrobee相对容易编程,并接入大量的Android应用程序。

通过这样一个复杂的系统,Astrobee在地球上的实验已经表明它已经具备了自主为宇航员打扫卫生、完成家务的能力。

所以NASA已经迫不及待地用“大火”将Astrobee一家人送上太空了。


它们的合照就是上图,如何区分呢?绿色的机器人叫女王、黄色的叫蜜蜂,蓝色的叫Bumble,

他们现在在太空中的家也很简陋,简单的充电座而已。


说到这里,就有必要重点提一提未来Astrobee将携带的一个大神器——由BOSCH研发的SoundSee技术。这是一个什么样的技术?正如它的名字所要表达的意思一样,通过声音去看。这项技术的发源是一个看似再简单不过的问题——“如何知道国际空间站是否完好呢?”。

用人眼看?

我想很多时候你是不会愿意这样做的。甚至有的地方是没有办法观察的。

所以BOSCH希望通过分析空间站内的声音信号的频谱来判断空间站是否完好。在信号的特征分析方面,频谱确实是一个值得研究的方向。

BOSCH的SoundSee技术就是这样一种深度音频分析功能,使用定制的麦克风阵列和机器学习分析发出的噪音中包含的信息。SoundSee的分析将调查是否可以使用高级软件学习和理解来自设备的音频数据,以便可以用它来改进ISS的操作。

看得出来啊,Astrobee家族不只是想干一些简单的卫生,未来还想把维修的工作一起包了。不知道未来我国的天宫能不能也上几台这样自主研发的机器人呢~我想是没问题的~

机器人应用场景:清洁机器人相关文章

洗碗让你生无可恋?美国初创公司推出适用于大型餐馆的洗碗机器人系统!

转载:https://zhuanlan.zhihu.com/p/71879798

时间:2019-07-02

作者:知乎 堂博士

整理:俞泽远

导读:家用洗碗机装不了足够多的脏盘子,而且消耗时间长,不太适合在餐厅的厨房中使用。美国一家名为DishcraftRobotics的初创公司近日宣布推出一种新的机器人洗碗系统,旨在最大限度地减少人类洗碗的时间和精力。

每次吃完饭,看着堆积如山的油腻腻的待洗碗碟,杂乱的水槽,你是否有一点点生无可恋呢?然而美国现代家庭研究协会近日发表的一项报告显示:洗碗是最糟糕的家务活!原来不是我们不热爱生活,抱怨洗碗麻烦,而是洗碗真的体验感超级差!

众所周知,机器人最适合的工作类型便是人类不能干的或者不想干的,在一定领域,机器人已经完全有能力替代人工作业,将人类从一些沉闷、肮脏、危险的地方解救出来。

在这个争分夺秒打拼的时代,有数据研究表明电饭煲的发明可以使得您每天节约1小时,洗衣机的发明可以使得您每天节约2小时,洗碗机的诞生可以使得您每天节约3.5小时。

目前市场上已经有洗碗机存在,基本偏向于小型化,适合家用,可能您的家里就有一台,它在给您提供便利快捷的同时,您有没有思考过这样一个问题,您家一台洗碗机,需要一个人操作,可是如果一个可以容纳5000人同时就餐的餐厅,需要多少台这样的洗碗机,需要多少操作员?

家用洗碗机装不了足够的脏盘子,而且消耗时间长,这使得它们无法在餐厅的厨房里使用。美国一家名为Dishcraft Robotics的初创公司宣布推出一种新的机器人洗碗系统,旨在最大限度地减少人类洗碗的时间和精力。

据统计,目前大型餐馆大约30%的洗碗工作多到无法完成,餐馆正面临洗碗人员短缺的问题,Dishcraft创始人认为洗碗是一项低成本的工作,机器人可以填补这个空白。并且机器人能做得更干净、更快、更好和成本更低。

DishcraftRobotics的洗碗系统使用旋转的洗涤器头分别清洗每个盘子,然后使用计算机视觉在不到一秒钟的时间内检查每个盘子有没有剩余的食物残渣,以达到标准的质量水平。需要清洗的餐盘会事先放进推车里,一旦推车被推入Dishcraft系统,你会发现有一个机器人手臂,每次拿起一个盘子并将它移动到清洁的地方。手臂没有使用抽吸结构,这些餐具都是定制的,底部装有一些钢材,以便可以磁力拾取。


该系统结合了两种人工智能,物理模拟以及深度学习。物理模拟可以模拟物体的运动,但是你必须为每一个特定的场景编程。而深度学习你可以给神经网络提供一些视觉图像和物理学,系统将通过学习从而去分析那些它之前并未接触过的环境。通过3D摄像头来构建数据模型。这些模型将判断物体的行为,行动的速度等。最终这些数据将被投入到深度神经网络中,通过大量的数据分析,它将能识别出物体,判断它们的结构,并最终预测它们的行为。

“它们将不像工业化机器人那样一遍一遍很精细地重复动作。这个洗碗系统能够处理不确定的事情。如果需要清洗的盘子不是很整体的放在推车里,它需要理解盘子摆放的细节;否则将会打碎它们。”研发人员觉得这将成为创造一种全新的机器人的基础,这些机器人可以像人类一样能对环境有比较本能的反应。

当然,要想百分百的预测准确是不可能的,即使是人类也不可能做到。研发团队甚至还将该系统和人类在预测将要发生的事的准确率做了一个比较,发现人工智能完全能与人类媲美。就平均表现来说,这个系统和人类很像。

除了识别之外,让机器人擦洗盘子还有一个非常具有挑战性的问题,机器人需要抓住各种非常光滑的盘子,然后需要灵巧的操纵他们, Dishcraft团队创新性的让每个盘子都可以用单独的旋转洗涤器头进行单独清洁,该洗涤器头专门设计用于系统所期望的各种形状的餐盘。

在盘子被擦洗之后,它被旋转120度,在那里由视觉系统检查清洁度。如果失败,它只是旋转回来再次清洁,但如果它通过,它会被放入厨房标准的碟架,滑出系统。从那里,架子进入消毒剂(大多数商业厨房已经有)用于最后的清洁步骤。

虽然Dishcraft robot并不适用于现在的小型厨房,但是他们可以给大型餐馆提供更优质的服务,彻底的颠覆传统的清洗行业,相信随着Dishcraft技术的革新,通过机器人系统以可靠及低成本的方式来解决盘子清洗这一难题是有希望的!


机器人组成单元:机器人手臂相关文章

转载:https://zhuanlan.zhihu.com/p/58745070

时间:2017-12-23

作者:知乎用户 玩黑科技的女匠人

整理:俞泽远

德国Festo(费斯托)公布新作:

模仿人手制造的柔性机械手

3D打印,也就是增材制造技术,可谓是当今最时髦的智能制造技术之一,发展迅猛的同时又极具潜力,它正在越来越广泛地被应用到各个领域,给制造业带来了革命性的变化。

仿生学设计可以在结构上借鉴来自大自然的灵感,在设计上寻求最优化的解决方案。3D打印技术摆脱了传统加工工艺的桎梏,使得过去无法实现的复杂设计方案成为现实,这也赋予了仿生学设计广阔的施展空间。

乔布斯(Steve Jobs) 曾经说过,21世纪最好的创新是将生物学与技术相交叉。工业制造领域中有很多零部件或机械的设计都是从生物学中得到的灵感,比如说潜艇的设计是从海豚体形或皮肤结构中得到的灵感....这样的例子在工业领域还有很多很多。

德国自动化技术商Festo(费斯托)就以大自然为灵感,设计各种仿生动物机器人。

之前他们曾对外公布的是仿生象鼻机械手:

以及仿生章鱼触手:

象鼻机械手具有12个自由度,可以更换不同的夹头,能够胜任各种柔性工作。而仿生章鱼触手附有吸盘,内置真空管,可以自主提供吸附动能,轻松完成抓、握等动作。

最近,费斯托的仿生机械手又升级了。费斯托又对外发布了两个视频,一个是气动机械手,另一个就是模块化气动机械臂。

气动机械手

这次公布的气动机械手比其他仿生手看起来更像人手,但却有着和人类手掌完全不一样的结构,因为它没有骨骼,完全依靠手指上的气动波纹管结构来控制动作。当气室充满空气时,手指弯曲;气室排空时,手指呈伸展状态。

拇指和食指中还装有旋转模型,使这两个手指可横向移动。通过这一设计,仿生机械手总共可实现12个自由度。

而且,除去柔性的结构,更重要的这款机械手还搭载了强化学习模块,这意味着这款机械手可以通过自我学习,来不断的优化自己的行动能力,最终成功完成布置给它的任务。

当机械手拿到一件物体时,它会首先利用3D相机和深度传感器建立物体的虚拟模型,并通过AI进行模拟学习,在一次次的虚拟试错练习中掌握不会把物体弄掉的正确抓握方法。这样能更快地学会操作各种物体。

模块化气动机械臂

模块化气动机械臂是文章开始之前提到的仿生象鼻机械手的进化版。

升级之后的机械臂动作看起来更加柔性化,能够保持末端及其稳定的完成相应的移动工作,而且可以搭载更多的末端执行器。

而且,由于是类似于大象鼻子的设计,相比于普通的机械臂,它占用的操作空间会更小。

看到上面这款机械手在固定区域内的移动轨迹,你们是不是想到了它可以运用到流水线中从事简单的重复工序了。

仿生软体机器人是一项集材料、力学、生物学、自动化等多学科的交叉研究,也是目前国际学术界的前沿研究热点。其未来应用除了工业抓持,还可以应用到家庭服务、医疗康复、智能穿戴等多个领域。从上面的案例我们可以看到,3D打印与仿生学相辅相成,在各行各业大展身手的空间十分广阔。仿生学也将帮助3D打印突破材料发展瓶颈,迎来新的契机。




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