操作與抓取

抓取規劃

抓取規劃,是機器人在動手之前要做的功課:觀察一個物體,算出究竟該把每根手指放在哪裡、手該以什麼角度伸過去,才能抓得牢。你伸手去拿一支筆時根本不用想——手早就知道要落在筆桿上,而不是滑溜的筆尖上。機器人卻得把這一切算出來。給定物體的形狀和擺放位置,抓取規劃會挑選出接觸點和手的姿態,把一次冒險的伸手變成一次可靠的握持。

規劃器通常會生成許多候選抓取,再給它們打分,留下最好的。一個好的候選要滿足:它的接觸點能抵抗來自任何方向的推動或扭轉;手指真能夠得著,而不會撞到桌子或物體本身;並且抓完之後,機器人正好處在一個便於接著提起和移動的舒服姿態。如今的系統常常從海量樣本中學會這件事——攝影機看到物體,一個訓練好的模型就提議從哪裡下手——而經典的系統則直接根據形狀的幾何來推理。

抓取規劃之所以重要,是因為機器人一旦抓錯位置,整個任務就可能毀掉:它會把物體撞倒、捏碎,或在半路上掉落。先想清楚,機器人就能把真實世界那種亂糟糟的多樣性——奇形怪狀、雜亂堆疊、只看得到一半——化為一個具體而瞄得準的動作。它正是從「看見物體」通往「成功握住」的那座橋。

面對一箱亂堆的玩具,機器人的抓取規劃器研究一張深度影像,在每件物品上標出可以抓的邊緣,並排出哪一種抓法最有可能乾淨俐落地把它提起來。

在手動起來之前,規劃器就先提出並排好各種抓法。

抓取規劃決定「在哪裡抓」;運動規劃接著算出「怎樣把手臂移過去而不碰撞」。兩者相輔相成。

又稱
grasp synthesis抓取合成