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近日，豐田研中心（TRI）展示了他們近期正在進行的一些項目，其中包括移動機器人、安裝在天花板的機器人、軟體泡沫夾爪等，這些機器人目標是實現(xiàn)家庭環(huán)境的使用。正如TRI首席執(zhí)行官Gill·Pratt強調(diào)的：豐田正專注于機器人和人工智能技術，“目標是實現(xiàn)機器人輔助人類，而不是取代人類”，以便人們在變老的時候仍然能夠獨立生活和工作。豐田家用機器人場景機器人的潛力和挑戰(zhàn) 根據(jù)聯(lián)合國（UnitedNations）的數(shù)據(jù)，未來30年，全球65歲以上人口預計將增加一倍以上。這意味著到2050年，全球?qū)⒂谐^15億人年滿65歲。人口老齡化將對社會、勞動力和經(jīng)濟產(chǎn)生深遠影響。為了給為日益老齡化的勞動力提供幫助，機器人與自動化技術將會有巨大的需求。它能夠幫助人們完成更多任務和工作，讓人們有更多的時間與家人在一起，做自己喜歡的事。 TRI認為，機器人現(xiàn)在還沒大規(guī)模有出現(xiàn)在家庭場景中，因為機器人專家還沒有弄清楚如何讓機器人在復雜、非結構化的人類日常生活環(huán)境中可靠地工作。不像工廠，那里的環(huán)境是結構化的、可編程的，一般情況下的人類環(huán)境，是非結構化的和多樣化的。例如，每個家庭都是獨一無二的，有不同的物品組合，并且在時刻發(fā)生變化。 TRI要集中精力于家用機器人，這反映了TRI試圖做一件長遠的事情，因為家庭是我們最需要機器人的地方，同時也是最難部署機器人的地方。除家庭環(huán)境的不可預測性，另一個事實就是家里往往住著對安全性要求極高的人類，目前機器人仍不滿足高安全性要求。但隨著人口老齡化的持續(xù)（這在日本是一個日益嚴重的問題），室內(nèi)場景應用的巨大潛力是確定的。 Toyota Robot 在過去的幾年里，豐田在前瞻性機器人研究方面投入了更多的精力。除了搭建豐田研究中心，豐田還計劃在富士山旁邊建造一座占地175英畝、由機器人驅(qū)動的未來城市。就連豐田自己也承認這可能是瘋狂的，但這就是他們正在做的——正如TRI首席執(zhí)行官Gill Pratt不久前所說，當豐田決定做某件事時，他們真的會全力以赴。安裝在天花板的家庭機器人在考慮家庭機器人解決方案時，TRI團隊也在考慮一些更激進的想法。其中一個創(chuàng)新的概念是“懸掛式機器人”。我們通?？吹綑C器人局限在地板上、桌子上或移動基座上的原因是我們是兩足動物，而不是蝙蝠，如果你給機器人一個類似于人類的行為模式，讓它進入一個人類的工作空間是很容易做到的。但如果你想要抓取高處的東西，或許天花板是布置未來家庭機器人的好地方?！皯覓鞕C器人”可以執(zhí)行諸如裝載洗碗機、擦拭表面和清理雜物等任務。通過在天花板上滑行，機器人規(guī)避了家庭地板雜亂和狹窄空間的導航問題，不用的時候，機器人還可以把自己縮成一團，騰出寶貴的生活空間。為了進一步研究這一想法，TRI團隊已經(jīng)完成了樣機，在高空移動導軌的支持下，它可以做所有與地面移動機器人相同的任務。懸掛機器人，可以執(zhí)行諸如裝載洗碗機、擦拭表面和清理雜物等任務該方案的挑戰(zhàn)在于必須在天花板上安裝導軌系統(tǒng)，但是，如果你打造了一個這樣的機器人家庭，突然間你會發(fā)現(xiàn)，樓梯對于機器人不再是一個問題；負載大概也不是問題，因為負載可以轉(zhuǎn)移到天花板上；電池變得不必要，所以整個機器人可以更輕的重量，這反過來使它更安全。軟體泡沫夾爪為了滿足在機器人與室內(nèi)環(huán)境交互時對軟接觸的需求，TRI的研究人員開發(fā)了具有高密度的觸覺感知能力的新型軟爪。軟體泡沫夾爪這是一個“軟體泡沫夾爪”，由TRI的劍橋分部開發(fā)。這些被動順從的充氣夾持器使它更容易安全地抓住許多不同種類的物體，最妙的是，泡沫夾爪中集成了攝像頭，用于觀察軟膜腔體內(nèi)部的圓點圖案。 DepthSensors inside bubbles 當氣泡的外部與物體接觸時，氣泡就會變形，而內(nèi)部的圓點圖案的變形可以被攝像機跟蹤，以確定力的方向和大小。TRI解決方案的聰明之處在于：應對相對復雜的抓取任務時，在保證了末端執(zhí)行器安全的同時，能夠兼顧傳感任務。 Dots usedfor shear estimate 仿真與自主學習為了解決機器人在家庭環(huán)境中面臨的多樣性，TRI教會機器人用各種各樣的對象執(zhí)行任意任務，而不是給機器人編程，讓它用特定的對象執(zhí)行特定的預定義任務。通過這種方式，機器人學會了將所看到的與所教的動作聯(lián)系起來。當機器人再次看到一個特定的物體或場景時，即使場景發(fā)生了輕微的變化，它也知道可以根據(jù)所看到的采取什么行動。 TRI正在實驗和模擬能夠在水槽和洗碗機中操作盤子的機器人利用人類教學是機器人學習和獲得真實世界技能的一個關鍵方法。通過使用虛擬現(xiàn)實技術，人類教練可以實時看到機器人看到的東西，然后命令機器人執(zhí)行各種不同的動作。TRI的機器人團隊正致力于推廣這種學習方式，如果一個機器人在模擬家庭廚房中學習了擦拭任務，它就可以在任何廚房中完成同樣的任務。 TRI在工程仿真和機器人行為驗證方面都做了大量的投資。為了教會機器人一種新的行為，或者改進它已經(jīng)知道的行為，TRI的模擬軟件提供了一種方法來理解機器人的表現(xiàn)，而不必在每次改變時都執(zhí)行所有的任務。 Simulationtools 利用裝盤子機器人和清理雜物的實驗，在模擬中自動改善機器人的行為，從而真實提高機器人的性能。即使在硬件和測試設施有限的情況下，使用模擬工具也可以促進機器人的成長。研究現(xiàn)狀在位于加州洛斯阿爾托斯的TRI總部，一個由Jeremy Ma和Dan Helmick領導的研究小組正在一個新的“模擬家庭”中測試機器人。在這樣的研究環(huán)境中，TRI可以重新安排地板布局或移動物體，允許TRI開發(fā)基本的機器人能力，然后在一個真實的家庭中測試它們。這個模擬的房子有一個廚房，餐廳，浴室和生活空間，類似于在一個實際的房子。機器人與模擬家庭開發(fā)很大程度上依賴于用戶體驗調(diào)查，例如在COVID-19出現(xiàn)之前，團隊成員去日本拜訪老年人的家，觀察他們的日常生活，記錄他們的痛點，分析了項目的挑戰(zhàn)和機遇。他們計劃在今年年底前完成模擬房屋的建造，期待“模擬家庭”能成為豐田未來機器人的重要基石。開發(fā)團隊訪談要了解更多細節(jié)，IEEE向TRI發(fā)送了一些問題，關于計劃如何從開發(fā)到可以在人類環(huán)境中部署真實產(chǎn)品。以下是TRI首席執(zhí)行官、豐田汽車公司首席科學家Gill Pratt；TRI高級用戶體驗設計師SteffiPaepcke；以及TRI的機器人副總裁Max Bajracharya的回答。 IEEE Spectrum：與我們報道的大多數(shù)機器人技術研究相比，TRI似乎更明確地關注最終的商業(yè)化。在什么情況下，TRI開始考慮可靠性和成本之類的問題? Gill Pratt：這是一個非常有趣的問題，因為通常認為，可靠性和成本都是量產(chǎn)開發(fā)的任務，但實際上，我們需要在研究初期考慮它。我們在實驗室里做實驗用的硬件，我們不用擔心成本，也不用擔心最終產(chǎn)品的成本。然而，就我們所做的研究而言，我們非常需要考慮的是，是否有可能（如果研究成功的話）最終生產(chǎn)出成本合理的產(chǎn)品。因為如果顧客買不起我們的產(chǎn)品，它可能有一些學術價值，但實際上不會對他們在現(xiàn)實世界中的生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以我們從一開始就非?？粗爻杀?。可靠性也是如此?，F(xiàn)在，我們正在努力使我們的控制技術能夠適應環(huán)境的廣泛變化，例如，在在水槽中洗碗過程，我們現(xiàn)在正在做的成千上萬的不同類型的物理測試和模擬實驗，以確保我們可以適用不同場景。我們做了大量的工作，試圖讓機器人不僅僅局限于演示。在機器人技術的歷史中，有一段時間，事情并不完全可信，開發(fā)者們只向世界展示捕捉到的成功視頻，人們就會產(chǎn)生一種錯誤的印象，認為機器人一直都在工作。當然，也有一些研究人員也展示了拍攝花絮，以表明有些時候機器人無法工作。 IEEE Spectrum：本著分享失敗的精神，你能告訴我們一些關于TRI正在開發(fā)的機器人？它們沒有進入昨天的演示，因為它們在開發(fā)的過程中被遺棄了？ Steffi Paepcke：我們正在研究如何將人們聯(lián)系起來，之前已經(jīng)開發(fā)了一些樣機，但不得不暫時擱置起來。因為目前還正在探索如何解決光線問題，讓人們跨越距離，清晰地看到彼此。項目的內(nèi)部名稱是“glowing orb” 。由于各種各樣的原因，這個方法沒有奏效，但研究保持聯(lián)系的不同方式真的很有趣。另一個研究發(fā)現(xiàn)，購買雜貨顯然是生活中重要的一部分，對很多老年人來說，總是送貨上門不一定是最受歡迎的答案。起床走出家門可以讓你保持活力，很多人喜歡自己繼續(xù)這樣做。但這是有挑戰(zhàn)性的，尤其是當你購買需要搬運的重型物品時。我們有一個樣機，協(xié)助超市購物，但是當我們的注意力聚焦日本，我們發(fā)現(xiàn)室內(nèi)需求的日本家庭，真的需要機器人呆在室內(nèi)，而外部需求需要機器人呆在外面，因此將兩個場景整合到一起的機器人可能并不適合日本的用戶，這些都是非常寶貴的經(jīng)驗。 IEEE Spectrum：我很高興TRI正在探索像懸掛式機器人這樣的東西，不僅是近期研究，也是其長期愿景的一部分，但這樣的機器人真的值得投入嗎？或者更籠統(tǒng)地說，在讓機器人對環(huán)境友好和要求人類改變自己的家園之間，什么才是正確的折中方法？如果說需要翻新一所房子，那顯然也不是做這事的方法。 Max Bajracharya：我們考慮了很多問題，我們試圖用一種整體的方式來解決這些問題。我們不想僅僅給人們一個機器人，并假設他們不會改變他們的生活方式。我們從使用自動吸塵器的人那里得到了很多證據(jù)，他們會適應你給他們的工具，他們會改變他們的生活方式。所以我們想要思考在改變環(huán)境和給人們機器人之間的平衡點是什么。我們堅信有辦法使懸掛系統(tǒng)可行。你今天看到的這個顯然是一個樣機，需要重要的基礎設施。但我們?nèi)匀挥X得我們處于樣機階段，我們分析懸掛系統(tǒng)的優(yōu)缺點的同時，我們同樣評估是否值得這樣做來繞過導航的挑戰(zhàn)。我們正在評估這是否是解決問題的正確方法。 IEEE Spectrum：你認為人類應該在多大程度上直接或間接地參與家庭和服務機器人的活動？ Bajracharya：我們的目標是增強人的能力，所以實現(xiàn)這一點需要機器人以某種形式與人形成合作。我們了解到的一件事是，讓人類和機器人一起做一個緩慢循環(huán)交互，比如在機器人犯錯時教他們或幫助他們，相比較一個100%完美地完成每件事的機器人，這將給機器人帶來了一個重要的優(yōu)勢。在非結構化的人類環(huán)境中，機器人會遇到困境，需要學會適應。在幫助機器人學習方面，人們可能會扮演重要的角色。參考資料： 1. Toyota Research DemonstratesCeiling-Mounted Home Robot. By Evan Ackerman. 2. How Toyota Research Envisions the Futureof Robots. By Evan Ackerman 3. Soft-Bubble grippers for robust andperceptive manipulation. Naveen Kuppuswamy, etc. 責任編輯：xj 原文標題：裝在天花板的機器人、軟體泡沫夾爪…豐田研究中心展望家用機器人系統(tǒng)方案！文章出處：【微信公眾號：機器人大講堂】歡迎添加關注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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巨人網(wǎng)絡通訊聲明：本文標題《豐田正專注于家用機器人，目標是實現(xiàn)機器人輔》，本文關鍵詞豐田,正,專注,于家用,于,；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權問題，煩請?zhí)峁┫嚓P信息告之我們，我們將及時溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡，涉及言論、版權與本站無關。

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