腾讯发布机器人灵巧操作研究成果,自研灵巧手与机械臂首次亮相

描述

今天,腾讯Robotics X实验室,发布了灵巧操作研究成果,并推出:

自研机器人灵巧手 “TRX-Hand(我)” 和机械臂 “TRX-Arm(我弟)”。

大家也可以叫我小灵手,能做很多细活,一个致力未来要成为服务大众生活的机器人。(现在还在努力学习完善中)

初次见面,请大家吃葡萄。

机械臂

(吃了我的葡萄,要继续往下看哦) 为什么要致力服务生活? 因为生活中有许多人需要帮助,如老人、残疾人等等。 但生活环境太复杂了,除开这颗葡萄,还有无数种的物品,形态、功能、用法各不相同:机器人应该怎样去识别它们?又应该怎样去拿起?还应该发多大的力才能保证不拿坏? 目前还没有一款机器人能全部做到。 我的出现就是为了去解决这个难点。 今天,请允许我给大家做个自我介绍,算是提前认识。(等我学成出山,来到你们家的时候,别感到陌生。)

机械臂

机械臂

机械臂

大家看,拿起杯子的过程,都用了哪些感知能力? 视觉——认识杯子:通过相机认识物体,了解布局。 接近觉——找到杯子:通过微型激光雷达和接近传感器,接近物体,判断距离,精准辨位。(人体也有类似的功能,当你老板站在你身后的时候,你会不自觉地感到一股凉意) 触觉——感知杯子:全手覆盖高灵敏度触觉皮肤,能判断接触,辅助视觉,感知物体状态。 力觉——拿放杯子:通过腕部力传感使动作更轻柔,避免损伤物体。

机械臂

我身上还有多传感器信息融合技术,就像人闭着眼睛也能拿到面前的物品一样,在行动中更精准执行任务。

机械臂

我拥有3根手指、8个可独立控制关节,最大持续指尖力可达15牛,最大关节速度一秒钟能够转动600度,又快又有力。 柔性驱动的指尖设计也有效提升了手指的抗冲击能力,让“手”更加可靠。

机械臂

可轻松拿捏不同形状尺寸物体和高动态的难度动作。

机械臂

光说不练假把式,接下来看看我的操作!

机械臂

机械臂

大家试试拿水瓶,从左手抛到右手 抛接等高动态动作,实时性要求极高,执行或感知上的细微误差都会造成失败。 在拿起物品的那一刻,便要根据传感器确定好物品在手内的位置与姿态,规划出高动态动作轨迹。 再根据实时预测的物体飞行轨迹在数毫秒内计算出最优拦截时间、最优拦截位姿与最优拦截轨迹,保证抓抛物品被平稳拦接。

机械臂



双手配合倒液体,确保两个物体不触碰

机械臂

双手配合摇液体,确保两个物体紧碰不分开 双手协同稍有不慎就会产生过大冲击力,我会坏、物品也会坏。 结合视觉和触觉,调整到最合适的握姿,基于机械臂末端力传感信号的力位混合控制,实现双手协同动作。 可能之前几个操作,大家还没完全感受到我的灵巧。 接下来,我的操作有多细,请看数字。 搅拌棒直径8mm,插孔9mm。 仅仅依靠头部相机,通过对物体间相对位置的迭代估计,并融入微小的触觉感知,便能获得稳定的搅拌棒、孔的识别与定位。 搅拌棒是无纹理、高反光的细长物体,尤其是在插搅拌棒的过程中,不仅搅拌棒会遮住孔,搅拌棒的反光还会倒映出孔,让视觉产生混淆。 于是我学习了人类穿针线时的处理方式:在失败后,立马重试,逐渐接近真实孔位、确保完成插孔操作。 在现实生活中误差不能完全避免,机器人需要处理因此造成的任务失败,并实时感知任务状态,识别失败并自主调整策略,最终成功完成任务,这就是我的容错机制。

机械臂

大家搅拌液体的时候一般会怎么做?用手臂或者手腕搅动。 我也可以,但我是小灵手,必须用极高的感知能力和控制精度,来展现我的“灵巧”。

机械臂

手指搅拌 只用手指搅拌还真有点难,还好我会深度学习,还有可以无限试错的仿真环境。 为了修炼手指搅拌,我在仿真世界里试了很久,收集了丰富的学习数据和优化策略,在回到现实世界前,还练习了仿真环境 (sim) 与真实环境 (real)迁移法,将学到的经验带到现实中。

机械臂

于是觉醒了捻物 这么多经验,让我在指尖接触到搅拌棒时,便能很快、很稳地生成三个手指的协同运动。 并对搅拌棒施加合适的力,在保证搅拌棒不掉落的前提下,按期望轨迹搅拌杯子里的液体。 看到这,是不是想留点什么言? “写对联……摸麻将……按摩……吹头发……弹钢琴……打羽毛球……带娃……” 这是在最近的展示过程中,朋友们和我的互动。 大家的想象更加地证明了生活中使用场景的复杂和多样,这对我的灵巧操作能力是巨大挑战。 不过我不怕,接下来我会努力学习更多技能,早日成为服务大家生活的机器人。 好了,我的介绍完了。 今天就到这儿吧,期待能尽快与大家见面。 (等下,你弟弟TRX-Arm呢?不介绍一下吗)

机械臂

彩蛋来了! 我弟是腾讯Robotics X实验室针对人居环境自主研发的高性能七自由度拟人机械臂,具有运动灵巧、爆发力强、触控一体以及柔顺安全等特点,可负载6kg以上,最大速度7.4m/s,最大加速度44.5m/s²。 不同于传统的协作型机械臂,他采用了绳索传动与差分驱动相结合的方式,不仅有效降低了传动摩擦和运动惯量,还实现了多电机多关节协同驱动,具有高动态运动能力。此外,TRX-Arm前臂集成了768点的触觉阵列,其刷新频率高达1000Hz,以此实现了酒瓶在滚动和平衡过程中的高频实时定位。

审核编辑 :李倩

 

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