湖北

楚天都市报记者李碗容 通讯员王潇潇 高翔

你能想象机器人保姆帮你整理家务,将你所需要的物品拿给你吗?近日,华中科技大学机械科学与工程学院赵欢教授陆续收到了熵智科技、武汉需要智能等校友企业对其指导的iRobotCNC团队的合作意向邮件。原来,11月中旬,该校数字制造装备与技术国家重点实验室丁汉院士、赵欢教授指导的团队从59支国际名校队伍脱颖而出,夺取全球首个机器人抓取云竞赛冠军。共融机器人是该校数字制造装备与技术国家重点实验室丁汉院士领衔的一个重要研究方向,他们致力于让机器人更加智能智慧。

59所国际名校同台竞技华中大夺冠

“我们一开始是抱着试试的心态去参赛,拿到冠军真的是又惊喜又意外。”iRobotCNC团队参赛小组的队长、该校机械科学与工程学院研究生郭吉阳说。8月15日至11月12日,IROS 2020云机器人桌面整理挑战赛在线上举行,比赛吸引了包括华中科技大学、卡内基梅隆大学、普林斯顿大学、意大利技术研究院、慕尼黑工业大学、香港科技大学、清华大学等在内的59支队伍参加。比赛重点考察服务型机器人桌面整理的能力,缩小人类日常生活中对非结构物体分拣的需求与机器人识别、抓取、分类能力间的差距。华中大团队出色地完成比赛任务,夺得冠军。

赵欢教授和团队成员一起

“比赛聚焦机器人抓取能力以及桌面物品整理的应用场景,机器人整理桌面,桌面上放置着办公用品、食品盒、餐具等不规则的物品,需要它将这些物品按照要求抓取并放置好。让机器人做这样的工作需要很强的综合技术实力,包括软件开发、感知算法、机械臂规划控制算法等一系列技术能力。”赵欢解释道。仿真赛环节主要是在仿真平台对团队提交的系统程序进行模拟演示实验,决赛环节由阿里巴巴将团队提交的系统程序运用在机器人身上,进行实际的物体抓取实验。

初赛环节,团队就以第一名成绩进入决赛,决赛中顺利完成了云机器人远程目标识别、物体抓取与分拣等任务,夺得冠军。

5个学生1个老师三个月投入比赛

8月初,团队看到大赛的通知,开始积极筹备参赛。团队成员由该校机械科学与工程学院2019级硕士生郭吉阳、2019级硕士生刘东、2020级硕士生王辉、2020级硕士生尹业灿、2020级博士生葛东升组成。该团队竞赛经验较丰富,曾在2018年和2019年连续两年获得世界机器人大会——共融机器人挑战赛双臂协作组的冠军。

“我们几乎每天都在实验室,经常一起头脑风暴。最初难题是方案选择,物体识别和定位难题,我们在讨论是采用深度学习的方法还是通过常规的二维三维图像特征匹配来实现。”郭吉阳说。初赛时,他们不断运用仿真平台进行实验,同步研究深度学习和图像识别方法。经过多次实验,团队选择了常规方法。

在机器人的运动规划方面,团队也遇到了挑战。机器人所要抓取的物品通常是杂乱地堆积在一起,且经常被物品覆盖。“我们在仿真平台上实验了多种方法,把我们在论文上看到的方法都进行了实验,最终选择了最合适的方法。”郭吉阳谈到。在团队遇到难题时,赵欢作为指导老师,经常给出很多意见建议,“我们每两周集体开会讨论一次,日常问题就一一沟通解决,有的情况我也跟丁院士沟通,请求指导。”

10月中旬,初赛结束,团队成为进入决赛的9支队伍之一。进入决赛后,他们对程序方案进行了修改完善。8月起,他们几乎都是在实验室度过,高年级的同学工作10余个小时是常态。“这个比赛持续3个月,我们投入了很多精力。实验室一直很提倡通过比赛来提升锻炼学生的能力,经过这次比赛学生又成长了很多。”赵欢说。据了解,该团队还获得了1万美元的奖金,“我跟丁汉院士说我们一等奖,他很高兴,他为我们能够展现中国高校的水平而欣慰。他勉励我们继续多参赛做好研究。”

家务机器人未来有望服务大众

机器人抓取一直以来都被认为是机器人领域中的典型任务,其实际应用面广、但需要复杂的研究过程并实现软硬件一体化。近年来,这一领域的研究有非常大的突破。共融机器人是该校数字制造装备与技术国家重点实验室其中一个重要研究方向,由该校丁汉院士领衔。丁汉院士还担任国家自然科学基金重大研究计划“共融机器人的基础理论与关键技术研究”指导专家组组长。

目前,该团队在比赛中所运用的程序方案可进行推广。“我们现在的方案已经能够基本实现规则、不规则物体的抓取和摆放,简单场景的桌面整理任务没有太大问题。”郭吉阳说。“整个比赛最高难度的内容是希望机器人像人,随便给个东西它能完成抓取,也能自主识别物品内容。目前我们还没有做到这个水平,这是未来的方向。”赵欢说。

“未来这一领域的发展,将会带给我们生活更多便利。你可以让机器人帮你打扫房间,整理物品,与人和谐交互,这些在未来都能成为现实。如何让机器人更智能还有很长的路要走,这也是我们科研人员奋斗的方向。”赵欢说。


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责任编辑:胥甜


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