《中國人工智能學會通訊》——5.12 操作性和靈巧性

操作性是指機器人能夠抓取（Grasp）并操作（Manipulate）人類生産生活環境中大量的日常物品。由于日常用品的形狀、大小、材質和重量都不一樣，在缺乏如人類一般精準的物品定位和位姿識别算法及裝置，以及如人類一般的靈巧的線上抓取政策生成的情況下，人類社會環境中的機器人移動操作是一項具有相當挑戰的任務。

為了解決這個問題，主要從以下三個方向努力：① 協作型靈巧機械臂的研發。目前，KUKA 開發的的輕型機械臂（Light Weight Robot [18] ），如LWR 4+、LWR iiwa 和 Universal Robots 的 UR 系列機器人[19]已經逐漸成為移動操作機器人的标準配置。這類機器人的特點是自重較輕，負載在 10kg 左右。6 個或 7 個自由度，提供了抓取所需要的靈巧性。其關節的轉矩感覺能力，适合機器人與環境的互動。② 末端執行器的開發。移動操作機器人往往需要配以特殊的末端夾具以适應特定的物體，因為靈巧手類的末端執行器（雖然一直是通用型移動操作機器人的标配），如 Barrett Hand [20]或者 Adaptive Hand [21] 尚無法在工業級移動操作機器人上廣泛使用（見圖 6，圖中從左至右分别為 Justin@DLR、PR2@Willow Garage、ARM@Max Planck Institute）。開發能夠進行末端執行器子產品化自動切換或者特種的末端執行器（如真空吸盤、可适應性夾具），成為工業用移動操作機器人的主要手段（見圖 7）。③ 線上靈巧抓取和操作。大量的硬軟體工具使得機器人已具備類人的靈巧抓取能力。目前主要任務，依然是如何采用最簡單的硬體配置，來實作高效複雜的物體抓取、線上的立體視覺物體定位和識别[22-24] 、線上的抓取算法（如目前興起的基于資料驅動的抓取政策生成[25-26] ）。另一個跟抓取相關的研究是操作。機器人不僅需要能夠抓起物體，還必須能夠具備一定的操作能力，如在手操作（In-Hand Manipulation [27] ）或者非抓取類操作（Non-prenhensile [28] ）。