操作與抓取

料箱揀取

料箱揀取,指的是把手伸進一隻裝滿隨意倒入物體的箱子或托盤裡——東西全都亂七八糟、彼此疊壓、朝向各異——然後乾淨俐落地取出其中一件。想像工廠裡的一隻零件箱,幾百顆一模一樣的螺栓堆成亂糟糟的一團。人做這件事根本不用動腦:瞥一眼,看到一顆搆得著的螺栓,抓起來,提出來。可對機器人來說,這其中的每一步都很難,因為沒有一樣東西在它預想的位置上,而下一個要抓的物件往往還埋在別的東西底下。

料箱揀取之所以比從整齊的輸送帶上取物難得多,關鍵就在那一團亂,我們稱之為「雜亂」。機器人首先得用攝影機或深度感測器往箱子裡看,從這堆東西中判斷出一個個物體各自在哪、各自朝哪個方向轉著——也就是它的位姿。接著它得挑出一件真正抓得起來的物體(不是被旁邊的東西壓死的那種),規劃一個既不會撞到箱壁、又不會把整堆碰塌的抓法,伸進去,把它取出來。每抓一次,那堆東西就會塌動一下,所以機器人必須每一次都重新觀察、從頭來過。

料箱揀取是機器人學經典的「試金石」之一,因為它把「看見、規劃、抓取」三件事,糅進了一個雜亂、且時刻在變的場景裡。凡是貨物散裝堆放的地方都會用到它:工廠給機器上料、倉庫分揀訂單、回收線分類廢料。可靠的料箱揀取已經被追逐了幾十年,如今的系統大量依靠攝影機加上學習得來的模型,來應對那永無止境、千變萬化的料堆。

一隻機械臂懸在一箱隨手丟入的塑膠接頭上方,先拍一張深度照片,找出一個頂部露在外面的接頭,用兩指夾爪從它周圍合攏、提起,放到輸送帶上——然後在下一次抓取前,再給箱子拍一張照片。

看一眼、抓一個、再看一眼——雜亂迫使機器人每抓一次就重新規劃一次。

從一切都鬆散、纏繞在一起的料箱裡取物,稱為「隨機」或「無序」料箱揀取;而較簡單的情況——零件整齊地擺在已知的位置上——則稱為「有序」揀取。

又稱
random bin picking随机料箱拣取隨機料箱揀取