机器人使用3D相机，抓手和力传感器构建宜家家具

机器人使用3D相机，抓手和力传感器构建宜家家具 

对于工人来说，组装家具是一件极其简单的工作，但如何让机器人来组装家具那就是一件比较复杂的事了。 经过三年的研究，来自南洋理工大学的机械和航空航天工程学院已经开发出一种自动化家具组装机器人，该机器人由两个机械臂和夹具以及一个3D摄像头组成。上个月，由FranciscoSuárez-Ruiz博士，大学校友Xian Zhou和助理教授Quang-Cuong Pham组成的NTU团队在科学机器人杂志上发表了一篇关于他们的机器人结果的论文，标题为“机器人如何制造宜家椅子？“这些研究得到了新加坡教育部、新加坡 麻省理工学院研究与技术联盟（SMART）以及南洋理工大学（NTU）创新和企业部门NTUitive的资助。

“对于一个机器人来说，把这样精确的宜家椅子放在一起看起来更复杂。装配的工作可能是人类自然产生的，必须分解成不同的步骤，例如确定不同的椅子部件的位置，抓住零件所需的力，以及确保机器人臂不会碰撞到每个部件其他。通过相当大的工程努力，我们开发了算法，使机器人能够采取必要的步骤自行组装椅子，“Pham教授解释说。“我们希望将更多的人工智能集成到这种方法中，使机器人更具自主性，以便通过人类演示或阅读说明手册，甚至从组装产品的图像中了解组装椅子的不同步骤。” 在短短8分55秒的时间内，这款机器人就由现成的零件制成，能够组装一把宜家经典的Stefan椅子，由松木制成包括找到所有部件并独立计划其运动路径。那么南大团队是如何设法建立一个能够完成任务的机器人？机器人专门设计用来模拟人们用来放置物体的“硬件”，手臂是工业的六轴运动机器人，两个平行的抓手用于拾取物体，两个手腕用力传感器，因此机器人知道它抓住的东西有多强，并推动它与另一个物体接触。眼睛是一个详细的3D相机。

首先，机器人将部件的3D照片展开，以便快速处理他们在地面上估计位置的可靠地图。根据NTU的说法，这有助于复制“人类解放后的混乱环境，并准备将自己制作的座椅放在一起”。来自三个开源库的编码算法，由团队设计，帮助机器人用“双手”计划一个快速，无碰撞的运动，这个“双手”也集成了触觉和视觉感知。机器人手臂用于抓取碎片和执行简单任务的力量，如插入那些小木塞，必须加以调整。正如Pham教授所解释的那样，这很难做到，因为工业机器人在精确定位上比在力量调节方面更好。

机器人手腕上的力传感器始终如一地帮助机器人，准确地拾取这些部件，并沿着表面滑动插头以找到这些孔并将其插入。虽然想要建造我的家具的机器人确实很有吸引力，它被用来研究和探索一个被称为灵巧操纵的机器人领域，它需要精确的力量控制，并且在对象操纵中类似于人类，因为它实际上有特殊的机器人手指。

Pham教授表示，直到目前为止，灵巧操纵的自主演示只能用于更多“基本任务”。“一个原因可能是人类环境中复杂的操作任务需要许多不同的技能，”Pham教授解释说。 “这包括能够绘制物品的确切位置，规划无碰撞的运动路径，并控制所需的力量。在这些技能之上，你必须能够管理他们之间复杂的相互作用。“

现在他们已经达到了展示机器人建立宜家椅子能力的目标，该团队正在与各家公司合作，将这种类型的操作应用于多个行业。例如，他们目前正在为机器人准备用于玻璃粘接的工作，这在汽车应用中很有用。