一个人吃火锅算什么？这个机器人一个“人”也能把自己修好

机器之心报道

参与：蛋酱

人们都在畅想，机器人能在家庭生活助我们一臂之力。即使这些机器人非常耐用，不需要经常维修，但多少还是得花费精力维护一下。如果机器人能够学会自我修复，那应该很不错。

PR2（Personal Robot 2）可以称得上是「有史以来最先进的机器人」，从世界范围内看，它算是最符合人类想象的智能机器人之一。因为它很聪明，在家务活上也是一点就通，还知道怎么给自己充电。

近日，在多伦多举行的 Humanoids 2019 大会上，东京大学的研究员展示了 PR2 的一项新技能：它已经学会了如何拧紧自己身上的螺钉。

可以看出，它已经学会了一些简单的维修，沉重但不失灵活的小手旋转着工具，很快就完成了操作。

东京大学研究人员教 PR2 机器人如何拧紧自己身上的螺钉。

除了刚刚展示的拧螺钉，此前它已掌握了擦桌子、叠毛巾、打台球以及从冰箱里取出啤酒这种具备一定难度的动作。

它能将一堆毛巾分拣开来，叠成四四方方的豆腐块，并码放整齐：

打台球也是个「高手」，在击球之前，它会先计算一下方位，智力水平了得：

击球水平也算是百发百中了：

朋友聚会时，它是勤劳的小助手，帮大家取来冷藏好的啤酒：

甚至还会使用开瓶器：

论文地址：https://takayuki5168.github.io/projects/papers/2019/humanoids2019_screw.pdf

PR2 是由机器人制造公司 Willow Garage 生产的，这家公司最初由 Scott Hassan 在 2006 年创办。Hassan 是谷歌公司早期的架构师，曾与拉里·佩奇和谢尔盖·布林合作开发了成为 Google 搜索的技术发动机。

2008 年秋天，Scott Hassan 聘请了两名来自斯坦福的研究人员 Wyrobek 和 Berger 在 Willow Garage 启动和运行个人机器人程序，这两位当时正在筹款，想开发一款个人机器人通用开发平台分发给全球各地的研究实验室。Willow 于 2008 年末产出了第一批 PR2 原型，并在 2009 年 2 月提供了 ROS 的第一个稳定版本。

2009 年夏季，PR2 实现了在大楼内自动导航，还能自动打开门，定位电源插座，并让自己进行充电。由于 PR2 是第一个结合了「打开门」和「自动充电」这两种功能的机器人，因此被视为「机器人自治的里程碑」。

图源自《纽约时报》https://www.nytimes.com/2009/06/09/science/09robot.html?ref=science

拧螺钉成为一种新技能

回到 Humanoids 2019，所以 PR2 是怎么学会拧螺钉这种技术活的呢？

从学习效果出发，研究人员会告诉机器人 CAD 数据，让它知道螺钉的位置都在哪里。

所以现在它已经可以分辨自己的动作是否符合既定模型，但这个机器人还无法自行判断某处的螺钉是否需要拧紧，它还可以不时地自主检查其螺钉，或者依靠人的身体指出它的螺钉松动，根据人的手指位置来确定是哪个螺钉松了。

但是，它有一个和人类很像的动作难点：那就是，自己对于身体的有些部位是够不着的，所以有时候机器人也会找自己的机器人朋友来帮忙，就像人类朋友之间互相帮涂防晒霜，或者还有一个更经典的场景就是搓背。

根据螺钉位置的不同，机器人想要自己拧紧螺钉，可能轻而易举，也可能十分复杂。如果螺钉的位置比较方便，机器人可能只需要旋转手腕就能拧紧，比如下图：

在一个实验中，研究人员教 PR2 机器人把挂钩钩在肩膀上。机器人一手拿着挂钩，另一只手握螺丝刀。挂钩安装好以后，研究人员将一个手提袋挂在钩上来测试操作结果。

鉴于机器人已经掌握了拧紧螺钉的技巧，它也就能够开始给自己的身体安装新的硬件。它在肩膀（或者更应该说颈部）的部分有一些固定点，可以操纵这些固定点来对自己的身体进行修改。

这个技巧的实现也是出于实用功能，当 PR2 想携带很多物品的时候，只有两只手是不够的，所以研究人员想让它也「背上」一个单肩包。PR2 是根据自己的 CAD 数据计算出来的这个姿势，然后人就可以将许多的罐子放进包包里，让 PR2 放在肩膀上。

但如果这个螺钉需要使用六角扳手呢？机器人的问题在于，是不是能够连续且稳当地握住扳手并且灵活的旋转。这可能有点难，但 PR2 不断进步的「家务能力」确实给了我们更多的想象空间。

完整展示视频：

参考链接：https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/japanese-researchers-teaching-robots-to-repair-themselves