新加坡南洋理工大學的工程師開發的自主機器人,只使用市面上的工業機器手臂、3D鏡頭和力感測器,以及網路上開源資料庫的程式。

圖片來源: 

南洋理工大學

有別於傳統一臺機器負責一個步驟的工業機器人,新加坡南洋理工大學的工程師Francisco Suárez-Ruiz、Xian Zhou和Quang-Cuong Pham日前展示他們開發的一款低成本機器人,只使用市面上現有的工業用機器手臂、3D鏡頭和力感測器,以及網路上開源資料庫的程式,就可以實現高階自動機器人的功能。要組裝椅子,機器人的3D鏡頭會先拍攝椅子零件,透過演算法將照片與3D零件資料庫中的物體比對,確認零件部位後,就由AI系統安排組裝步驟以及如何移動機器手臂等,然後實際完成組裝一張Ikea的Stefan椅子,整個過程只花了20分19秒,不到21分鐘。

其實在2013年的時候,美國就已開發出,能夠從零開始組裝Ikea椅子的機器人:IkeaBot。只不過,那款用來拿木條、栓木條的機器手臂,是特別訂做的。

有鑑於此,南洋理工大學的Quang-Cuong Pham表示,一開始他和同事都很好奇,市面上現有的機器設備能不能也完成這種複雜的組裝工作。要組裝一個椅子,機器人必須要會辨識個別零件、學會拿捏各種零件,而且要會控制力道,不讓零件損壞。剛開始的時候,Quang-Cuong Pham說,他們打造的機器人不太會拿木釘、拿到一半就掉了,比如在組裝零件的時候太早放手,或是在移動時、兩臺機器人動作不一致,差點讓椅子解體。進一步說,因為是兩臺機器人一起組裝一張椅子,有些動作需要兩臺機器人同時進行,但由於工業機器人力道大,如果動作不一致,就會造成損壞。Quang-Cuong Pham笑說,他們買了好幾組椅子,結果弄壞了不少。

這3位工程師運用開源資源、寫了套程式,讓機器人知道椅子零件長什麼樣子、要怎麼組裝,以及組裝順序等。Quang-Cuong Pham表示,機器人其實邊做邊學,理解怎麼做才正確。

目前為止,這款機器人只會組裝由木釘固定的椅子框架。為了將木釘栓進正確的孔洞,機器人會先透過3D相機、掃描孔洞位置,接著拿起木釘、靠近約略位置,以螺旋方式把木釘放低,尋找孔洞。然後,力感測器會檢測木釘何時碰到木條,一旦碰到,會產生壓力變化,這個訊息便會送到機器人的程式中。之後,機器人會慢慢將木釘沿著木條移動,如果木釘進入孔洞,力感測器的壓力便消失了,所以機器人系統會曉得木釘已經進入孔裡,並把木釘栓緊。這個過程看似簡單,但Quang-Cuong Pham說道,這個動作花了好幾個月才做好。

這款機器人總共花了20分19秒完成組裝Ikea椅子。在構想、計算組裝步驟部分,機器人花了11分21秒,實際組裝則花了8分55秒完成。

這款機器人的特色,在於它的自主性。在過去,機器人不是專為某個動作而客製、就是只負責單一個組裝步驟,比如拿木釘、栓木釘等,沒辦法從觀察開始、一氣呵成組裝一個物件。所以,要建立一個有自主性、能計畫並控制動作的機器人,相當費時。南洋理工大學的工程師,花了3年才做出可以組裝一張簡單椅子的機器人。與此同時,Quang-Cuong Pham希望未來可以打造另一款機器人,只要看椅子組裝完成的照片,就知道要怎麼組裝。文⊙王若樸


熱門新聞

Advertisement