近日,來自新加坡南洋理工大學的工程師Francisco Suárez-Ruiz、Xian Zhou和Quang-Cuong Pham展示了他們開發的一款低成本的機器人,與傳統的一臺機器只負責一個步驟的工業機器人不同,他們用市面有的工業機械手臂、3D鏡頭和力感測器,以及網上的開源資料庫程序,就可實現高級自動機器人的功能。
例如,要組裝一個椅子,機器人的3D鏡頭會先拍攝椅子的零部件,通過算法將照片與3D零部件資料庫中的物體進行比對,確認零件的部位後,由AI系統安排組裝的步驟和如何移動機器手臂等等,然後實際完成組裝一張宜家的Stefan椅子,整個過程只花了20分19秒。
其實早在2013年,美國已開發出能從零開始組裝宜家椅子的機器人:IkeaBot。不過,那款用來拿木條、栓木條的機器手臂,是特別訂製的。
南洋理工大學工程師Quang-Cuong Pham表示,開始他和同事都很好奇,現有的設備能不能也完成這種複雜的組裝工作。要組裝一個椅子,機器人必須要會識別個別的零件、學會拿捏各種零件,而且要會控制力道,不能讓零件損壞。開始的時候,他們打造的機器人不太會拿木釘、拿到一半就掉了,比如在組裝零件的時候早放手,或在移動時的兩臺機器人動作不一致,因為是兩臺機器人一起組裝椅子,有些動作需要兩臺機器人同時進行,但由於工業機器人力量大,如果動作不一致,就會造成椅子的損壞。Quang-Cuong Pham說,他們買了好幾組椅子,結果弄壞了很多。
這三位工程師用開源進行編程,讓機器人知道椅子的零部件長什麼樣子,需要怎麼組裝,以及組裝的順序等。Quang-Cuong Pham表示,機器人其實邊做邊學,理解怎麼做才正確。
目前為止,這款機器人只會組裝由木釘固定的椅子。為了將木釘栓進正確的孔,機器人會先通過3D相機掃描它的位置,然後拿起木釘,靠近差不多的位置,以螺旋的方式把木釘放低,尋找孔洞。然後,力感測器會檢測木釘何時碰到木條,一旦碰到,會產生壓力變化,這個信息會送到機器人的程序中。之後,機器人會慢慢將木釘沿著木條移動,如果木釘進入孔洞,力感測器的壓力便消失了,所以機器人會知道木釘已經進入了孔中,並把木釘栓緊。這個過程看似簡單,但Quang-Cuong Pham說,單單這個動作就花了好幾個月的時間學習。
這款機器人總共花了20分19秒完成組裝宜家椅子。在構想、計算組裝步驟的部分,花了11分21秒,實際組裝則花了8分55秒完成。
這款機器人的特色,在於它的自主性。在過去,機器人不是特製,就是只負責一個組裝的步驟,沒辦法從觀察開始一氣呵成組裝一個物件。南洋理工大學的工程師,花了3年才做出可以組裝一張簡單椅子的機器人。與此同時,Quang-Cuong Pham希望未來可以打造另一款機器人:只要看椅子組裝完成的照片,就知道要怎麼裝。