麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種機(jī)器人，它將視覺與射頻(RF)傳感結(jié)合起來，以尋找和抓取物體，即使它們被隱藏在視野之外。這項技術(shù)可以幫助電子商務(wù)倉庫任務(wù)的執(zhí)行。

　　近年來，機(jī)器人已經(jīng)獲得了人工視覺、觸覺，甚至嗅覺。麻省理工學(xué)院副教授Fadel Adib說：“研究人員一直在賦予機(jī)器人類似人類的感知能力。在一篇新的論文中，Adib的團(tuán)隊正在進(jìn)一步推動這項技術(shù)。”他說：“我們正試圖賦予機(jī)器人超人的感知力。”

　　研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種機(jī)器人，它使用可以穿過墻壁的無線電波來感知被遮擋的物體。這種機(jī)器人被稱為RF-Grasp，它將這種強(qiáng)大的感應(yīng)與更傳統(tǒng)的計算機(jī)視覺相結(jié)合，以定位和抓取可能被擋住的物品。這一進(jìn)步有朝一日可以簡化倉庫中的電子商務(wù)執(zhí)行工作，或者幫助機(jī)器從雜亂的工具包中取出一把螺絲刀。

　　這項研究將于5月在IEEE國際機(jī)器人和自動化會議上發(fā)表。該論文的主要作者是麻省理工學(xué)院媒體實驗室信號動力學(xué)組的研究助理Tara Boroushaki。她在麻省理工學(xué)院的合著者包括Adib，他是信號動力學(xué)小組的主任;以及Alberto Rodriguez，機(jī)械工程系1957級副教授。其他共同作者包括哈佛大學(xué)的研究工程師冷俊山和喬治亞理工大學(xué)的博士生Ian Clester。

　　隨著電子商務(wù)的不斷發(fā)展，倉庫工作通常仍然是人類的領(lǐng)域，而不是機(jī)器人，盡管有時工作條件很危險。這部分是因為機(jī)器人在如此擁擠的環(huán)境中難以定位和抓取物體。Rodriguez說：“感知和揀選是當(dāng)今行業(yè)的兩個攔路虎。僅僅使用光學(xué)視覺，機(jī)器人無法感知到被裝在箱子里或藏在貨架上另一個物體后面的物品的存在--當(dāng)然，可見光波不能穿過墻壁。”

　　幾十年來，無線電頻率(RF)識別已經(jīng)被用來追蹤從圖書館書籍到寵物的一切。射頻識別系統(tǒng)有兩個主要組成部分：一個閱讀器和一個標(biāo)簽。標(biāo)簽是一個微小的計算機(jī)芯片，附著在要追蹤的物品上--或者，在寵物的情況下，植入其中。然后，閱讀器發(fā)出一個射頻信號，該信號被標(biāo)簽調(diào)制并反射到閱讀器。

　　反射的信號提供了關(guān)于標(biāo)簽物品的位置和身份的信息。這項技術(shù)已經(jīng)在零售供應(yīng)鏈中得到了普及--日本的目標(biāo)是在幾年內(nèi)對幾乎所有的零售采購都使用射頻追蹤。研究人員意識到這種大量的射頻可能是機(jī)器人的福音，給它們帶來另一種感知模式。

　　Rodriguez說：“射頻是一種與視覺不同的感應(yīng)方式。如果不探索射頻能做什么，那將是一個錯誤。”

　　RF-Grasp同時使用一個攝像頭和一個射頻讀取器來尋找和抓取被標(biāo)記的物體，即使它們完全被擋在攝像頭的視野之外。它由一個連接到抓取手的機(jī)器人手臂組成。攝像頭位于機(jī)器人的手腕上。射頻閱讀器獨立于機(jī)器人，并將跟蹤信息傳遞給機(jī)器人的控制算法。因此，機(jī)器人不斷地收集射頻跟蹤數(shù)據(jù)和其周圍環(huán)境的視覺圖片。將這兩個數(shù)據(jù)流整合到機(jī)器人的決策中是研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

　　Boroushaki說：“機(jī)器人必須決定，在每個時間點上，這些數(shù)據(jù)流中哪一個更重要，需要考慮。這不僅僅是眼-手協(xié)調(diào)，它是射頻-眼-手協(xié)調(diào)。因此，問題變得非常復(fù)雜。”

　　機(jī)器人通過呼喚目標(biāo)物體的射頻標(biāo)簽來感知它的位置，從而啟動了尋覓和抓取的過程。"它首先使用射頻來集中視覺的注意力，"Adib說。"然后你用視覺來引導(dǎo)精細(xì)的操作。"這個順序類似于聽到來自背后的警報聲，然后轉(zhuǎn)身去看，更清楚地了解警報聲的來源。

　　憑借其兩種互補(bǔ)的感官，射頻抓取器將目標(biāo)對象鎖定。當(dāng)它越來越近，甚至開始操縱該物品時，提供比射頻更精細(xì)細(xì)節(jié)的視覺在機(jī)器人的決策中占主導(dǎo)地位。

　　RF-Grasp在一系列的測試中證明了其效率。與一個只配備了攝像頭的類似機(jī)器人相比，RF-Grasp能夠準(zhǔn)確定位并抓住目標(biāo)物體，而其總運動量約為一半。此外，RF-Grasp顯示了"清除"其環(huán)境的獨特能力--清除包裝材料和其他擋路的障礙物，以便接近目標(biāo)。Rodriguez表示，這表明RF-Grasp與沒有穿透性RF感應(yīng)的機(jī)器人相比具有"不公平的優(yōu)勢"。"它擁有其他系統(tǒng)根本不具備的這種指導(dǎo)。"

　　RF-Grasp有一天可以在擁擠的電子商務(wù)倉庫中進(jìn)行履行。它的射頻傳感甚至可以立即驗證一個物品的身份，而不需要操作該物品，暴露其條形碼，然后掃描它。Rodriguez說：“射頻有可能改善工業(yè)中的一些限制，特別是在感知和定位方面。”

　　Adib還設(shè)想了機(jī)器人的潛在家庭應(yīng)用，比如找到正確的扳手來組裝你的宜家椅子。“或者你可以想象這個機(jī)器人尋找丟失的物品。它就像一個超級隆巴，去找回我的鑰匙，無論我把它們放在哪里。”