自动装配机器人：工作也是有算法的！
摘要: 如今，工业机器人如果被设定好一定的程序，那么机器人就会按照程序所写的那样去完成任务，这样生产效率就大大的提升了。如果把机器人放在一个陌生的环境里，由于它们不得不考虑自身的处境，所以工作效率骤降。悬空操作的难度与参与的机器人数目是呈现一指数关系。即使是一项简单的合作任务，让由三个机器人组成的攻击小队去执行任务，他们也会花费数小时来组织这场行动。 ... ... ... ... ...
| （译者：金庸） 新算法可以让自动机械手悬空处理分解任务 如今，工业机器人如果被设定好一定的程序，那么机器人就会按照程序所写的那样去完成任务，这样生产效率就大大的提升了。如果把机器人放在一个陌生的环境里，由于它们不得不考虑自身的处境，所以工作效率骤降。悬空操作的难度与参与的机器人数目是呈现一指数关系。即使是一项简单的合作任务，让由三个机器人组成的攻击小队去执行任务，他们也会花费数小时来组织这场行动。
本周，在一个主题为机器人与自动化的国际电子与电气工程师的会议上，一群MIT的研究人员因为一个可以显著减少机器人团队计划时间的新算法而获得最佳论文奖。该算法产生的计划可能不是最好的，但是在很多的场合中，节省产生算法的时间比额外用来弥补的计划时间还要多。 研究人员为了测试算法的灵活性，特意设计了一个让三个机器人一起来组装椅子的程序。 MIT的电子工程与计算机科学系的Daniela Rus教授、Andrew教授和Erna Viterbi教授，他们三人一起开发了这新算法，他们表示：“我们对于如何让机器人在非制造业中应用很兴趣。为此我们需要能识别自我的机器人，这些机器人是要比现在当下的机器人要厉害很多。然而我们很高兴看到我们开发的算法在这个方向上迈出了一大步！” Rus和她实验室中的三个研究人员一起参与了这项研究，这三个分别是一个博士后研究者Mehmet Dogar，两个电子工程与计算机科学的研究生Andrew Spielberg和Stuart Baker。 抓住结果 研究人员想要解决的问题是一群机器人中的一个机器人需要执行一个组装的操作。这个拼装操作有很多离散的步骤，一些步骤是要几个机器人的协同作用才能完成的。一开始的时候，没有机器人知道他们到底要做哪一部分。因为这些事情都是要他们自己去完成的，没有人给他们指令。 从计算角度，这个问题是很复杂的，因为在任意的一步操作过程中，每个机器人不受控制，都可能做出自己想做的事情。每个机器人的工作可能都不一样，但是在这个协同过程中，他们需要避免与别的机器人相碰撞。但是真正的花时间的是在操作过程中，如何让每个机器人以最优的方式抓住物体。因此不仅仅需要出色的完成眼前的任务，还有如何保持这种状态。 Rus说：“有时候可能会抓空，但是这就会为下一步带来麻烦，因为其他的 机器人可能也会抓这个东西。目前抓东西的过程中是不让机器人组团的，但是我们的算法考虑到多步的组装，而且要在考虑整个抓东西的过程，而非简单的当前这一步的过程来进行对机器人的控制及优化！” 研究人员算法的核心是让机器人可以轻松地做出决定去做抓东西。那样的话，它可以随时随地终止下来，直到它有一个可行的决定后它就会再去抓东西。如果机器人在短时间内没有时间去计算优化决定，那么机器人可能会把他们手里的东西抓起来，又扔下来。但是在很多的场合里，与解决一个复杂的问题相比，这些额外的时间都是微不足道的。 有计划的拖延 算法的开始是无视抓东西这个问题的，这也就是说机器人都会在执行一套指令中的每步命令后扔掉自己手里的东西，除非这是一个独立的任务。 接下来，算法将会从单一机器人的角度和一个组装部件的角度考虑到从一个操作的一步转换到另一步的这一过程。如果可以找到一个让机器人抓取的最佳角度，而且两个操作可以顺利的转换，甚至这不会让别的机器人修改程序，那么机器人就会执行这个抓取东西的决定。否则，他就会推迟做这个决定。 一旦完成了所有简单的抓取动作后，机器人将会重新计算那些曾经被它搁置的指令。现在它可以很容易的放开手脚去完成那些任务。观察别的机器人的行为举止。如果有可能的话，它会制造一个很顺畅的接替指令。但是如果发现空间比较小，那么会将眼前的指令暂时搁置。 如果算法完成了，最后一步的算法需要所有机器人一起来完成，这是一项很庞大的工程。这就需要机器人一起很有效在剩下的时间里来完成这个最优算法的任务。 此外，在他们研究实际的机器人方面，研究人员同样也进行了一系列包含很复杂的组合仿真。在一些拼装方面，他们发现他们的算法可以在数分钟内完成一项工作，虽然这过程中会丢几次东西。而且这些优化的举措会花费数小时的计算来进行优化。与此同时，这优化算法也是一个棘手的问题，这可能会需要很长的时间来进行计算。虽然有种种问题，但是他们的算法还是可以完成一些任务的。 苏黎世的瑞士联邦技术学院的机器人与人工智能教授Bradley Nelson说：“一个优雅式的探索式的尝试去解决一个复杂的问题，Rus的团队在多机器人协同合作方面迈出了重要的一步。他们阐明了如何让三个移动手臂可以找到去组装一把椅子的方法。我最大的顾虑就是把这些机器人放在家里，他们会损坏一些我喜欢的东西，比如说我在宜家家居买的家居。” 译自：http://newsoffice.mit.edu/2015/assembly-algorithm-for-autonomous-robots-0527 |
