快速的机器人抓手反射性地组织杂乱的空间
在操纵街机爪子时，玩家可以计划她想要的一切。但是一旦她按下操纵杆按钮，那就是一场观望游戏。如果爪子没有击中目标，她将不得不从头开始，以获得另一个奖品的机会。
街机爪的缓慢而刻意的方法类似于最先进的拾取和放置机器人，它们使用高级规划师来处理视觉图像并计划一系列动作来抓取物体。如果夹持器错过了标记，它将回到起点，控制器必须在那里制定新计划。
为了给机器人带来更灵活、更人性化的触感，麻省理工学院的工程师们现在已经开发出一种通过反射抓握的抓手。团队的机器人不是在尝试失败后从头开始，而是在当下适应反射性地滚动、手掌或捏住物体以获得更好的抓握。它能够在不涉及更高级别的规划者的情况下进行这些“最后一厘米”调整(对“最后一英里”交付问题的即兴演奏)，就像一个人如何在没有太多意识的情况下在黑暗中摸索床头玻璃杯一样。
新设计是第一个将反射纳入机器人规划架构的设计。目前，该系统是一个概念验证，并为将反射嵌入机器人系统提供了一个通用的组织结构。展望未来，研究人员计划对更复杂的反射进行编程，以实现灵活，适应性强的机器，可以在不断变化的环境中与人类一起工作。
“在人们生活和工作的环境中，总是会有不确定性，”麻省理工学院机械工程系研究生安德鲁·萨卢托斯说。“有人可以在桌子上放一些新东西，或者在休息室里搬一些东西，或者在水槽里加一个额外的盘子。我们希望具有反射能力的机器人能够适应并应对这种不确定性。
SaLoutos和他的同事将于五月在IEEE机器人与自动化国际会议(ICRA)上发表一篇关于他们设计的论文。他的麻省理工学院合著者包括博士后Hongmin Kim，研究生Elijah Stanger-Jones，Menglong Guo SM ' 22和麻省理工学院仿生机器人实验室主任机械工程教授Sangbae Kim。预印本版本可在arXiv服务器上使用。
高低
许多现代机器人抓手是为相对缓慢和精确的任务而设计的，例如在工厂装配线上重复地将相同的零件装配在一起。这些系统依赖于来自车载摄像头的视觉数据;处理这些数据会限制机器人的反应时间，特别是当它需要从失败的抓取中恢复时。
“没有办法短路并说，哦，射击，我现在必须做点什么并迅速做出反应，”SaLoutos说。“他们唯一的办法就是重新开始。这在计算上需要花费大量时间。
在他们的新工作中，Kim的团队建立了一个更具反射性和反应性的平台，使用他们最初为该小组的迷你猎豹开发的快速，响应的执行器，这是一种灵活的四足机器人，旨在奔跑，跳跃，并快速适应各种类型的地形。
该团队的设计包括一个高速手臂和两个轻巧的多关节手指。除了安装在手臂底部的摄像头外，该团队还在指尖安装了定制的高带宽传感器，可以立即记录任何接触的力和位置，以及手指与周围物体的距离每秒超过200次。
研究人员设计了机器人系统，使高级规划师最初处理场景的视觉数据，标记物体的当前位置，抓手应该拿起物体，以及机器人应该放下它的位置。然后，规划者为手臂伸出并抓住物体设置一条路径。此时，反射控制器接管。
如果抓手无法抓住物体，而不是像大多数抓手那样退缩并重新开始，该团队编写了一种算法，指示机器人快速执行三个抓握动作中的任何一个，他们称之为“反射”，以响应指尖的实时测量。这三个反射在机器人接近物体的最后一厘米内发挥作用，使手指能够抓住、捏住或拖动物体，直到它更好地握住。
他们对反射进行了编程，而不必让高级规划师参与。相反，反射是在较低的决策级别上组织的，因此它们可以像本能一样做出反应，而不必仔细评估情况以计划最佳解决方案。
“这就像你如何建立一个信任系统，并将一些任务委托给较低级别的部门，而不是让首席执行官微观管理和计划公司中的每一件事，”Kim说。“这可能不是最佳的，但它有助于公司更快地做出反应。在许多情况下，等待最佳解决方案会使情况变得更糟或无法恢复。
反射清洁
该团队通过清理杂乱的架子来展示抓手的反应能力。他们将各种家居用品放在架子上，包括碗、杯子、罐头、苹果和一袋咖啡渣。他们表明，机器人能够快速调整其抓取，以适应每个物体的特定形状，并且在咖啡渣的情况下，柔软度。在 117 次尝试中，抓手在 90% 以上的时间内快速成功地拾取和放置物体，而无需在抓取失败后退出并重新开始。
第二个实验显示了机器人在当下的反应。当研究人员改变杯子的位置时，尽管没有新位置的视觉更新，但抓手能够重新调整并基本上感觉到周围，直到它感觉到杯子在它手中。与基线抓取控制器相比，抓手的反应能力将成功抓取的面积增加了 55% 以上。
现在，工程师们正在努力在系统中加入更复杂的反射和抓取操作，以期建立一个能够适应杂乱和不断变化的空间的通用拾取和放置机器人。
“从干净的桌子上拿起杯子 - 机器人技术中的特定问题在30年前就解决了，”Kim指出。“但更普遍的方法，比如在玩具盒里捡起玩具，甚至从图书馆书架上拿一本书，还没有得到解决。现在有了反应能力，我们认为有一天我们可以以各种可能的方式拾取和放置，这样机器人就可以潜在地清理房子。