工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)分析

　　在如今這個高度智能化的時代，無人機(jī)已經(jīng)在為我們記錄生活，自動駕駛汽車也早已開始上路測試，物流機(jī)器人正被廣泛推廣。不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人與我們的生活聯(lián)系得越來越緊密。

　　然而，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展目前還沒能讓廣大民眾為之歡呼雀躍。對普通民眾而言，機(jī)器人的工業(yè)運(yùn)用離他們太遙遠(yuǎn)。他們可能也無法理解，在工業(yè)上被廣泛使用的機(jī)器人為何遲遲無法進(jìn)入“尋常百姓家”？其實，由于工廠的環(huán)境相對單一，工業(yè)機(jī)器人只需要按照設(shè)定好的程序運(yùn)行就能夠批量完成流水化作業(yè)。

　　車間中的工業(yè)機(jī)器人

　　但人類的世界紛繁復(fù)雜，這種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境給機(jī)器人高效運(yùn)行帶來了極大的困難。真正能走進(jìn)千家萬戶，給大家?guī)須g樂與便利的服務(wù)型機(jī)器人少之又少。拋開復(fù)雜程度較高的任務(wù)不說，僅僅是讓機(jī)器人給我們遞上一杯沏好的熱茶，讓我們能夠憑借指令“隔空取物”，就還有一些技術(shù)難點需要被攻克。

　　感知技術(shù)

　　為了讓機(jī)器人很好地完成取物任務(wù)，機(jī)器人需要有傳感器來確定物體的位姿。傳感器相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，機(jī)器人通過傳感器可以實時獲取環(huán)境的RGBD信息。其中事先學(xué)習(xí)過的環(huán)境中物體可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被識別，并獲得相應(yīng)的空間位置。 但家庭場景十分復(fù)雜，又有各類紛繁的物體，在這樣的環(huán)境中機(jī)器人如何自動、準(zhǔn)確地識別、分割并計算出目標(biāo)物體的位置及形狀信息仍是一個難題。

　　抓取規(guī)劃

　　僅有一雙眼睛顯然還無法幫助我們實現(xiàn)“隔空取物”。家庭環(huán)境中物體多樣，為了適應(yīng)這些不同種類、不同形狀的物體，機(jī)器人還需要一雙靈巧的機(jī)械手。在執(zhí)行抓取任務(wù)時，機(jī)器人的抓取規(guī)劃可以被分為手臂運(yùn)動規(guī)劃和手部抓取規(guī)劃兩個部分。

　　手臂在運(yùn)動時，需要通過外部傳感器將環(huán)境信息導(dǎo)入模擬環(huán)境用于避障，通過優(yōu)化運(yùn)動路徑，確保手臂能夠安全、高效地運(yùn)動到機(jī)器人抓取所需要到達(dá)的位姿。手的抓取姿態(tài)，可以借助GraspIt！（用于機(jī)械手抓取的開源模擬軟件）等工具模擬生成，也可以通過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成。這些方式都需要保證生成的姿態(tài)能夠在理想情況下成功抓取。簡而言之，就是要讓機(jī)器人學(xué)會在識別出物體之后自己找到抓取物體的路徑，并調(diào)整到合適的手勢。可路徑、手勢選擇太多，怎樣才能執(zhí)行好任務(wù)，為此機(jī)器人也很糾結(jié)。