对于加州伯克利大学大二学生郭梦龙(Menglong Guo)而言,5 月 31 日是特别的一天。当天早上,他作为第一作者即将在「Grippers and Other End-Effectors」上进行 ICRA 2017 的 workshop 分享。
随着五月的尾声到来,ICRA 2017 的 workshop/tutorial 环节已经进入第三天,在穿插主题演讲的同时,依然有数十个细分领域的学术分享正在紧锣密鼓地进行。雷锋网前两天和郭梦龙交流时,他也表示议程非常多,是一个了解和学习的好机会。而今天的他,即将作为别人口中的「分享者」,又会是怎样的一种体验呢?
当雷锋网 AI 科技评论来到现场时,身着一身西装的郭梦龙正在调试展示所用的 PPT。当笔者问起他是否紧张时,他有点羞涩地回答「有一点儿」。
由于时间紧凑,为了加快进度,现场的展示分为两个讲台,在第一位讲者在台上进行演讲时,下一位讲者就会呆在另一边的讲台上提前准备。
郭梦龙正在台上聆听上一位讲者的分享
郭梦龙从小在加拿大和美国长大,因此先前和雷锋网 AI 科技评论交流的时候,他的普通话说得并不标准,但在 workshop 的时候,他用非常流利的英语充满自信地分享了他所做的研究工作——《基于鲁棒抓取的平行机械爪尖设计》。
目前平行机械爪被认为是比较常用的一种设计方案,比起五指机械爪所涉及的复杂算法,只有两个呈平行状态的「手指」便成了郭梦龙团队所研究的主要方向。
团队从全球 3D 设计与工程软件巨头欧特克开发的 3D 设计平台 Dreamcatcher 中获得灵感,这一平台能够基于输入的相关参数自动提出设计方案。
他们的目标工作主要是实现三个方面:
首先是快速成型,因此他们采用了 3D 打印作为载体,以硅胶和塑料作为原料,这样一来可以大量减少成本;
其次是自主抓取,能满足「抓取」和「晃动不掉落」两个要求;
再者能基于抓取对象自动进行优化,比如不同形状的物体,甚至是不规则的物体,如何让机械爪迅速适应,并调整相应的抓取力度?
团队做了 37 个不同形态的 gripper(机械爪尖,或称夹子),并逐一对 8 个不同的物体进行了共计 1377 次的抓取。
如果能够成功抓取物体,并在数次晃动后不掉落,那么团队会记为「成功」;而失败情况分为「drop」(掉落)、「slip」(滑落)及「Cage」(在此可理解为卡住)三种情况。
最终,团队确定了能获取最佳抓取效果的机械爪尺寸(如下图所示):
而作为对比,团队采用了另外三种机械爪尖做了同样的 80 次实验对比,如图所示,他们团队的实验效果明显优于其他机械爪尖的抓取效果。
也正是因为出色的抓取效果,郭梦龙团队的论文也得以受邀在今年的 ICRA 上面进行演讲,这也是郭梦龙的首次「海外学术会议征战」。
而在讨论环节中,郭梦龙经常被问到这样一个问题,「为什么会选择从硬件层面入手改善机械爪」,而这也和他个人的研究方向有关。郭梦龙从事的研究和制造比较相关,他认为从算法层面提高机械爪抓取效果一来已经被研究得很多,二来也与他偏硬件的研究方向不太契合,因此采取了这种另辟蹊径的方式进行尝试。
团队所做的主要贡献在于三个方面:
通过物理迭代和自动测试的方法在设计层面做出了新的探索;
将七自由度的 Yumi 的抓取优化效果提升到 93.7% 的成功率;
采用硅胶和 3D 打印的方式有效减少了成本。
郭梦龙表示,未来将继续优化该工作,将其应用到更多的机械臂上,并且还要加入力传感和随机抓取的新元素进行试验。
在 ICRA 已经呆了三天,郭梦龙表示由于细分领域太多,确实有很多东西需要了解和学习,「在抓取的那个 workshop 上,其他团队的工作其实做得都还不错,大家在相互讨论的时候也是一个提升的机会。」
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