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| 本文作者： 金紅 | 2016-08-10 15:25 |
編者注：本文作者李淼，瑞士洛桑聯邦理工博士、武漢庫柏特科技創始人。
最近兩天參觀了華為的自動化工廠，了解到機器人抓取在工業中的應用以及未來的前景，備受鼓舞。作為一個搞機器人抓取（grasping）接近八年的老“grasper”，覺得還是可以寫寫機器人抓取的前世今生的。也希望更多對此感興趣的朋友不要覺得機器人抓取沒有前途，前路還遠著呢！
話說當年斯坦福1980年前后做出第一個用于pick-and-place的機器人臂后（忘記名字了），只用了一個二指夾具（gripper），好像只有一個抓取木塊并且堆積在一起的視頻。與此同時，MIT Salisbury和人搞出了JPL 手，像下面的圖片中，可以通過牛逼的代碼能力（hacking）讓三個手指轉動這個長方體木塊。
但是，hacking歸hacking（這個詞實在是不知道怎么翻譯合適），還是有人提煉出了一個科學問題：給定一個已知或者未知物體，如何選擇最優的抓取點，施加合適的力使得物體能夠實現期望的行為？（見下圖）。這些期望的行為，包括保持穩定，做一些動作，或者是任務。
從此，開啟了grasping長達30年的灌水生涯，每次ICRA, IROS上（機器人主流會議）， 都有一個關于grasping的單獨部分（session）。最開始這個領域一個主要方向是研究這個問題的數學形式，包括各種抓取約束與目標函數，涉及領域包含分析，規劃與控制，見下圖。 直到李澤湘教授的寫了本集大成的機器人操作數學基礎的教材，這類研究才慢慢不那么熱。這一方向我自己一般叫他們數學分析派，目前還是十分活躍。也不知道是什么原因，很多中國學生在這個方向。
從另外一個方面，很多人也做了各種機器人手的硬件設計，試圖從硬件上來結局這個問題。這個方向最開始是MIT的salisbury做，也就是后來的Barrett hand。后來慢慢研究重鎮轉移到歐洲，DLR的劉宏老師做出了更靈巧的DLR hand，目前的版本也是越來越好。當然日本人與此同時也研究了幾個靈巧手，包括Gifu hand。這些手的一個核心特點就是為了高大上的靈巧，不惜成本，從而導致每個手的價格都是十分高昂，遠遠高于機械臂的價格。Gifu hand的售價基本接近百萬了。另外一個特點就是由于在很小的空間做了大量的復雜集成，整個系統通常不是很穩健，使用起來需要比較小心。
硬件的改進最近隨著耶魯的創意和比薩大學的轉型，各種便宜的機械手開始出現，下面就是一個自由的3D打印手，但是意大利人還是將它賣出了六萬元。這要是放在國內，也就是個玩具了。
硬件的升級帶來了各種手上用的傳感器的改進，手上的比較特殊的就是觸覺傳感器了。各種手指末端的觸覺傳感器和整個手掌上的觸覺傳感器（比如TexScan）也紛紛產生。這些傳感器日本上還是很貴，但是一個難點就是傳感器的模型很難建立，或者說觸覺傳感器不是很容易使用，到底該怎么使用觸覺信息，現在還沒有解決。
說了這么多研究方向的機器人抓取，在工業上，大部分的抓取操作還是通過了特殊的裝備解決了，必須傳送帶等運動和分揀裝置。即使要用到抓取，也通常是采用二指夾鉗或者是吸盤。所以才有了第一段的那句IROS經典名言： Grasping is solved！這個事實其實讓做grasping的人有點尷尬，因為通常大家會覺得這個研究沒有什么實際的價值。不就是手過去合攏，然后拿物體走了。
未完！
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