摘要：在機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，比如將手臂伸入狹小空間、或者撿起易碎的物體之前，它必須要精確地知道它的機(jī)器手臂處于什么位置。美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU） 機(jī)器人學(xué)院的研究員表示，將攝像頭裝在機(jī)器人手臂上可以快速創(chuàng)建周圍環(huán)境的3D模型，并讓機(jī)器人清楚它手臂目前身在何處。

三次元寄生獸？手上長(zhǎng)眼的機(jī)器人更擅長(zhǎng)環(huán)境探測(cè)
　　美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院的研究人員表示，在機(jī)器人的機(jī)械手臂安裝攝像頭，可以協(xié)助其快速地創(chuàng)建環(huán)境3D模型，并使機(jī)器人感知其手臂所在位置。圖片來源： Personal Robotics Lab。

　　如果攝像頭不夠精確、機(jī)械手臂不穩(wěn)定，就很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步。但是CMU團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，可以將攝像頭和機(jī)械手臂合并起來，利用關(guān)節(jié)的角度確定攝像頭的形態(tài)，從而提高繪制的準(zhǔn)確度。機(jī)器人學(xué)博士Matthew Klingensmith說，這對(duì)于包括探查等工作都至關(guān)重要。

　　研究人員將在IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國際會(huì)議上介紹其研究結(jié)果，大會(huì)將于5月17日在瑞典斯德哥爾摩舉行。機(jī)器人學(xué)副教授Siddhartha Srinivasa與助理研究教授Michael Kaess都參加了此次研究。

　　Srinivasa說，將攝像頭或者其他傳感器放置在機(jī)器人手臂上目前是行得通的，因?yàn)楝F(xiàn)在的傳感器變得更小更高效。他解釋說，這點(diǎn)非常重要，因?yàn)闄C(jī)器人“腦袋里通常有一根安裝了攝像頭的桿子”，所以它們不能像人一樣對(duì)工作環(huán)境有較好的感知。

　　但是如果機(jī)器人不能看到它自己的手，單單在機(jī)械手臂上安裝一個(gè)“眼睛”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)樗鼰o法感知自己的手與環(huán)境中物體的相對(duì)位置。這對(duì)于在未知環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的可移動(dòng)機(jī)器人來說，是一個(gè)常見難題。常用的解決方法是同步定位繪圖，英文簡(jiǎn)稱為SLAM。這種方法是讓機(jī)器人的不同部件通過攝像頭、激光雷達(dá)和輪測(cè)程法，合力繪制新環(huán)境的3D地圖，計(jì)算出機(jī)器人在3D世界中所處的位置。

　　“目前有幾個(gè)算法可以集合這些資源、構(gòu)建3D空間，但是它們對(duì)傳感器的精確度和計(jì)算量均有十分苛刻的要求，”Srinivasa說。

　　這些算法通常假定傳感器的姿勢(shì)是未知的，比如攝像頭是手持的，Klingensmith說。但是假如攝像頭安裝在機(jī)器人手臂上的話，就會(huì)對(duì)它的行動(dòng)造成限制。

　　Klingensmith介紹說：“自動(dòng)跟蹤關(guān)節(jié)角度的變化使得系統(tǒng)可以繪制高質(zhì)量的環(huán)境地圖，即使在攝像頭運(yùn)動(dòng)非常快、傳感器數(shù)據(jù)缺失或者是準(zhǔn)確度欠佳的情況下?！?/P>

　　研究人員向我們展示了多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，他們能夠通過安裝在輕型機(jī)械手臂上的深度攝像頭，實(shí)現(xiàn)即時(shí)圖定位功能。而在創(chuàng)建書架的3D模型時(shí)，其重建任務(wù)完成度與其他測(cè)繪技術(shù)相當(dāng)或更好。

　　“要完善這項(xiàng)方法還有很多工作要做，但是我們堅(jiān)信，它在提高機(jī)器人操作方面擁有巨大潛力，”Srinivasa說道。豐田公司、美國海軍研究辦公室和美國國家科學(xué)基金會(huì)亦對(duì)這一研究表示支持。