MEKAWIRE
进阶arXiv

不用摄像头只靠触觉,机器人手让保定球连转112.5圈

Ayush Deshmukh, Nalin Agarwal, Elle Miller, Sethu VijayakumarUniversity of Edinburgh, School of Informatics
30 秒速读

英国爱丁堡大学的预印本显示,一只没有摄像头的Shadow Dexterous Hand Lite仅凭关节读数和16个只分接触与否的触觉传感器,让两颗保定球在310秒内连续转了112.5圈。关闭触觉信号后,平均转数从34.75圈降到5.00圈。

研究问题

只在仿真中训练的强化学习策略,能否在真实机器人手上不靠视觉转动两颗球?二值触觉相对单靠关节感知又增加了什么?

问题

手内操作中接触不断建立和断开,既难仿真,物体又常被手遮挡、难以看见。多数系统依赖摄像头、标记点或仿真器内部状态提供物体位置,而这些在许多真实任务中无法获得或并不可靠。

既有方法

此前的保定球实机研究只做到约半圈(Nagabandi等、Yang等),或10秒约3圈、约每秒0.30圈(Yuan等),多数依赖外部物体状态信息,也没有报告连续运行。

新方法

团队构建了与真实传感器位置和关节耦合一致的仿真手,把每个力敏电阻标定为通断阈值,并在训练中加入两种随机化:随机限制指令变化速度,以及随机让部分触觉传感器卡死的STAT。策略只看关节编码器和16路二值接触信号,以60Hz零样本部署到实机。

结果

10次实机试验中,完整方法平均转34.75圈(2至74圈),坚持94.8秒才掉球,转速每秒0.36圈,交换效率达理论上限的0.90。同一策略关闭触觉后只有5.00圈和19.0秒,按MEKAWIRE计算分别低6.95倍和5.0倍;不用触觉训练的策略为4.40圈,开环回放为1.70圈。去掉两种随机化后,尽管仿真表现最好,实机只有0.35圈和0.50圈。仿真中去掉触觉,掉球率从约2%升至32%。统计之外的一次单独运行在310秒内完成112.5圈(每秒0.36圈,MEKAWIRE计算)。

局限

只测试了一项任务、一种手和一对55克的球;10次试验标准差达26圈,波动大。112.5圈纪录是统计之外的单次运行。指令速度上限按策略人工设定(0.65和0.53),仿真与实机的触觉激活部位不同,与既往研究的比较依赖作者从其他论文和视频推算的数字。

产业影响

对瞄准杂乱或昏暗环境中拣选、装配和用工具的灵巧手与人形机器人企业,这说明廉价二值接触传感器加上精细仿真,可能比高密度触觉皮肤更关键。中国灵巧手厂商可直接把两种随机化方法加入现有训练流程。一年内会影响研究和试点用手,进入工厂还需远多于转球的任务验证。

受许可协议限制,本站不转载该论文全文,仅提供摘要和原文链接。