“我們的項目《復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人運(yùn)動控制的模仿學(xué)習(xí)技術(shù)》成功獲得國家自然科學(xué)基金委企業(yè)(中國電科)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點項目的立項，并在近日的中期檢查答辯中取得了優(yōu)異成績�！�3月31日，蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副院長、博士生導(dǎo)師閻石教授說，“結(jié)構(gòu)化環(huán)境是指工業(yè)現(xiàn)場中機(jī)器人運(yùn)動軌跡固定為從A點到B點，反復(fù)重復(fù)同一個路徑。復(fù)雜環(huán)境指的是非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，機(jī)器人運(yùn)動軌跡這一次是從A點到B點，但可能下一次就是C點到D點，需要依靠機(jī)器人智能感知，并利用學(xué)會的技能與動作在復(fù)雜場景下自主地去決策和應(yīng)用�！�
在閻石教授團(tuán)隊實驗室里，科研人員向記者展示了如何通過視覺采集終端識別手部運(yùn)動，使仿生機(jī)械臂能夠根據(jù)人手的動作做出相應(yīng)反應(yīng)，并完成物體抓取�！�2019年，我們和哈工大的團(tuán)隊一起研究仿人靈巧手的控制，研究如何用人體的姿態(tài)去控制機(jī)械手。因為手的姿態(tài)特別多，用普通搖桿無法控制。傳統(tǒng)方法采用戴手套的方案，但由于手套尺寸都是固定的，而操作者的手大小不一，導(dǎo)致關(guān)節(jié)角度的測量不夠精準(zhǔn)。于是我們采用雙目深度攝像頭，采集手指關(guān)節(jié)的空間位置，通過關(guān)節(jié)角的位置計算來控制機(jī)械手�！痹陧椖靠旖Y(jié)題時，閻石教授認(rèn)為，僅僅將機(jī)械手放置在桌面上并遞送物品讓其抓取，控制范圍仍然有限，因此嘗試將其與機(jī)械臂結(jié)合。
“當(dāng)時購買了不同型號的機(jī)械臂，開始研究機(jī)械臂的控制，然后和機(jī)械手接在一起。機(jī)械手臂其實已經(jīng)是兩個智能體，所以用了兩種不同的控制方案�！遍愂淌谥钢鴮嶒炇覂�(nèi)的機(jī)械臂介紹說，機(jī)械手用的是機(jī)器人正向運(yùn)動學(xué)方案，直接輸入關(guān)節(jié)角參數(shù)控制機(jī)械手的關(guān)節(jié)運(yùn)動；機(jī)械臂用的是機(jī)器人逆向運(yùn)動學(xué)方案，通過測量手腕的位置反過來推算機(jī)械臂的各個關(guān)節(jié)角參數(shù)。“2021年我們初步完成機(jī)械手和臂的聯(lián)動實驗，但由于濾波算法不到位，機(jī)械手在運(yùn)動中出現(xiàn)明顯抖動，現(xiàn)在機(jī)械手臂能如此絲滑地完成任務(wù)是經(jīng)過多次優(yōu)化調(diào)整的結(jié)果�！遍愂淌谡f道，“手臂聯(lián)合控制以后，我們又相繼加入了履帶車、攝像頭和激光雷達(dá)，運(yùn)動空間就更大，并具備了具身智能機(jī)器人的雛形。該系統(tǒng)可以部署于上千公里之外，操控人員能夠通過遠(yuǎn)程實時手勢控制機(jī)器人完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。”
據(jù)介紹，目前閻石教授團(tuán)隊正在采用大模型與人工智能的方案設(shè)計機(jī)器人模仿學(xué)習(xí)控制�！澳壳笆菃螜C(jī)械臂，接下來將加載雙臂系統(tǒng)，嘗試配合使用工具，并加入API語音接口。不局限于前后左右等簡單語音指令，而是通過類似汽車智能系統(tǒng)的對話模式，激發(fā)其語音交互能力，結(jié)合復(fù)雜場景，實現(xiàn)模仿學(xué)習(xí)與自主決策，從而完成任務(wù)�！遍愂f。
閻石教授團(tuán)隊致力于研究機(jī)器人和無人機(jī)等復(fù)雜系統(tǒng)的智能感知、建模與控制，而多自由度機(jī)械臂的研究主要旨在驗證機(jī)器人控制在運(yùn)動路徑上的高精度和實時性。近三年，閻石教授團(tuán)隊用Koopman建模方法，結(jié)合LQR和MPC的控制方案將機(jī)械臂的運(yùn)動控制精度提高了50%以上�！艾F(xiàn)在我們的機(jī)械臂控制已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，發(fā)表了一系列高質(zhì)量論文，逐漸產(chǎn)出了一些新成果。后續(xù)我們計劃將機(jī)械臂應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人焊接和巡檢中，并嘗試將其與相應(yīng)的加持終端及仿人靈巧手結(jié)合，構(gòu)建具身智能機(jī)器人，應(yīng)用于太空探索、深海作業(yè)等復(fù)雜環(huán)境�！遍愂淌谡f。(魏寧 唐姝婷)