操作与抓取

料箱拣取

料箱拣取,指的是把手伸进一只装满随意倒入物体的箱子或托盘里——东西全都乱七八糟、彼此叠压、朝向各异——然后干净利落地取出其中一件。想象工厂里的一只零件箱,几百颗一模一样的螺栓堆成乱糟糟的一团。人做这件事根本不用动脑:瞥一眼,看到一颗够得着的螺栓,抓起来,提出来。可对机器人来说,这其中的每一步都很难,因为没有一样东西在它预想的位置上,而下一个要抓的物件往往还埋在别的东西底下。

料箱拣取之所以比从整齐的传送带上取物难得多,关键就在那一团乱,我们称之为“杂乱”。机器人首先得用摄像头或深度传感器往箱子里看,从这堆东西中判断出一个个物体各自在哪、各自朝哪个方向转着——也就是它的位姿。接着它得挑出一件真正抓得起来的物体(不是被旁边的东西压死的那种),规划一个既不会撞到箱壁、又不会把整堆碰塌的抓法,伸进去,把它取出来。每抓一次,那堆东西就会塌动一下,所以机器人必须每一次都重新观察、从头来过。

料箱拣取是机器人学经典的“试金石”之一,因为它把“看见、规划、抓取”三件事,糅进了一个杂乱、且时刻在变的场景里。凡是货物散装堆放的地方都会用到它:工厂给机器上料、仓库分拣订单、回收线分类废料。可靠的料箱拣取已经被追逐了几十年,如今的系统大量依靠摄像头加上学习得来的模型,来应对那永无止境、千变万化的料堆。

一只机械臂悬在一箱随手丢入的塑料接头上方,先拍一张深度照片,找出一个顶部露在外面的接头,用两指夹爪从它周围合拢、提起,放到传送带上——然后在下一次抓取前,再给箱子拍一张照片。

看一眼、抓一个、再看一眼——杂乱迫使机器人每抓一次就重新规划一次。

从一切都松散、缠绕在一起的料箱里取物,称为“随机”或“无序”料箱拣取;而较简单的情况——零件整齐地摆在已知的位置上——则称为“有序”拣取。

又称
random bin picking随机料箱拣取隨機料箱揀取