華盛頓大學的研究人員最近開發(fā)了一種新協(xié)議來訓練機器人并測試它們在涉及物體操縱的任務(wù)中的表現(xiàn)。該協(xié)議發(fā)表在IEEERoboticsandAutomationLetters上的一篇論文中，基于魔方，這是匈牙利雕塑和建筑師Ern?Rubik發(fā)明的著名3D組合拼圖。

在他們之前的一項研究中，該團隊仔細研究了機器人如何獲得順序操作技能，例如處理魔方所需的技能。在他們的實驗中，他們觀察到人類和機器人在完成3D組合拼圖時發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)之間存在不匹配。

“對我們?nèi)祟悂碚f，決定完成魔方所需的動作是一項挑戰(zhàn)，但我們很容易根據(jù)需要在物理上操縱和扭曲魔方，”進行這項研究的研究人員之一楊博凌說，告訴TechXplore。“對于機器人來說，情況正好相反。機器人只需要幾秒鐘就可以執(zhí)行一個基于搜索的算法，該算法可以確定解決立方體的一系列動作。然而，在現(xiàn)實世界中執(zhí)行單獨的操作需要子厘米定位精度。”

學習操縱魔方對機器人來說可能非常具有挑戰(zhàn)性，因為它涉及一系列連續(xù)的運動。這意味著機器人所犯的個別錯誤會累積，從而影響其在任務(wù)中的整體表現(xiàn)。

楊和他的同事認為，錯誤的累積是影響機器人在順序操作任務(wù)中表現(xiàn)的關(guān)鍵問題。由于魔方涉及順序操作，他們建議使用拼圖來評估機器人的操作技能，并將其與其他機器人系統(tǒng)的操作技能進行比較。

“魔方操作需要足夠的精度，尤其是在長時間的操作序列中，”楊說。“因此，能夠正確快速地操縱魔方的機器人表明了高操縱性能。在我們的協(xié)議中，機器人需要盡快執(zhí)行一系列魔方操作。”

楊和他的同事開發(fā)的協(xié)議評估了機器人完成魔方的速度和準確性。作為他們研究的一部分，研究人員在一系列測試中展示了它的潛力和適用性。

在第一次測試中，他們使用由WillowGarage設(shè)計的機器人平臺PR2來評估兩種用于提高機器人操作技能的基線算法技術(shù)。隨后，該團隊概述了一系列步驟，可以讓另一個名為Herb的著名機器人完成魔方。這證實了他們的協(xié)議可以應(yīng)用于各種機器人平臺。

“通過成功完成大量操作和/或最大限度地減少執(zhí)行操作所需的時間，機器人可以在我們的協(xié)議中獲得高分，”楊解釋說。“因此，我們的協(xié)議建立了一個基線，其他研究人員可以將他們的系統(tǒng)與之進行比較。”

未來，Yang和他的同事設(shè)計的協(xié)議可用于評估不同的計算方法，以實現(xiàn)機器人操作，并比較它們的速度、準確性和整體有效性。此外，該團隊的初步研究結(jié)果表明，該協(xié)議可以很好地推廣到各種機器人平臺。

“我們相信擁有這樣一個標準將使機器人研究人員能夠更清楚地確定機器人操作的進展方向，”楊補充道。“對于更普通的觀眾來說，魔方幾乎每個人都可以理解，甚至可以愉快地觀看，因此它可以作為學生了解機器人技術(shù)的門戶。我們現(xiàn)在有興趣邀請不同領(lǐng)域的研究人員，例如作為傳感、規(guī)劃和機械手設(shè)計，嘗試我們的基準并使用它來提高機器人操作的準確性和速度。”

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