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你想不想也预订一个机器人管家?

最新机器人学会主动识别物体 “机器人毕生物体探索”项目

果壳包果核 发表于  2013-05-10 16:30

卡内基梅隆大学的机器人研究所(Carnegie Mellon University's Robotics Institute)近年正在研究一个机器人视觉系统,采用此系统的机器人能够通过计算机视觉主动探索身边的物件。通过不断地学习认知新事物,观察不同物体的摆放位置、尺寸、形状、能否被移动,机器人们能不断形成并完善对事物的认知。研究人员希望,这种机器人在技术成熟后能够成为人们在居家生活中的机器人管家。

此项目被命名为“机器人毕生物体探索"(Lifelong Robotic Object Discovery,简称LROD),科学家们让这些长有双臂,靠车轮移动的机器人凭借彩色摄像机、Kinect深度相机收集图像数据,再结合非视觉性的信息对常见的家居用品形成基本认知。在一个仿照日常居家环境的实验室中,试验机器人HERB(缩写自家用机器人管家,Home Exploring Robot Butler)已经能够识别100余种日常物件,其中包括计算机显示器、植物和各种食物。

Herb能够通过形状、位置和能否移动等信息自动识别物体。图片来自CMU

此机器人视觉系统名为HerbDisc,正是HerbDisc赋予了HERB主动认知世界的能力。在此之前,科学家需要手动建立不同物体的3D模型和图像信息,再输入到HERB的内存中,机器人才能明白“杯子”和“香蕉”是不一样的。HerbDisc的存在省略了传统繁琐的人工操作,让机器人开始主动认识这个世界。通过下面这个视频,我们可以了解到HERB眼中的世界是怎样的。

科学家们研究HERB的目的是通过这些拥有照顾人们日常起居能力的机器人,来改善老弱病残人群的生活质量。也就是说,机器人需要具备识别物体、理解物体功能并操作物体的能力,而HERB在自主学习中掌握的能力也正逐步靠近这一高要求。

研究人员表示,他们对机器人在研究过程中展现出的学习能力诧异不已。私人机器人实验室(Personal Robotics Lab)负责人、卡内基梅隆大学副教授Siddhartha Srinivasa回忆,有一天学生们吃完午饭遗落了一个菠萝和一袋百吉饼在实验室,等到第二天大家回到实验室时,他们发现HERB已经主动建立了菠萝和百吉饼袋的数字模型,并且已经学会了如何将这两种东西拿起来。“连我们都不知道菠萝和百吉饼在实验室,但HERB知道。”Srinivasa表示,“这太奇妙了。”

如果想让机器人管家成为现实,那么这些机器生物就必须能够明白数百种常见居家用品的用途,至少要能妥善地将其移动。如果没有主动学习能力,这个庞大的数据工程就必须依赖人类手动完成,这种做法很不现实。“老奶奶们可没法完成这样的工作”,斯里尼维沙补充道。

对于计算机视觉的研究者而言,计算机物体识别向来是一个难啃的骨头。在杂乱的环境中,指望机器人仅凭图像数据识别物体是相当困难的。人类婴儿在探索世界时,使用的也不仅仅是一双眼睛。孩子会把橡皮鸭丢进水盆、泡在水中、用手积压、甚至放进嘴里,机器人探索世界也是在多种传感器的共同作用下完成的。在所有“领域知识(domain knowledge)”中,最为重要的当属HERB配置的Kinect传感器提供的三维模型。

LROD项目参与者、计算机视觉专家Hebert表示,Kinect传感器帮助机器人建立起不同物体的3D模型,而不同家居用品的3D模型基本都不一样,这为机器人分辨不同物体提供了一个很好的评判标准。

同时,HERB还会观察不同家居用品的空间位置,是放在桌上、放在地上还是放在橱柜里,是否会自主移动,是否能够被搬动。HERB还会尝试着能否把某件物体举起来,并能够记录下某个居家用品是否会在特定时间出现在特定位置,这些信息都是它进行学习的数据基础。

斯里尼维沙表示,它们曾给HERB看视频:“HERB第一次看视频的时候,图像信息让它以为这些都是物品”,但在其他传感器的协作下,HERB明白了这些都不是物品。研究人员发现,为HERB的视频输入添加领域知识能够使HERB的处理速度变快,能够识别的物件数量也上升了接近两倍。

HERB目前的能力还有待提高,它能够识别物体,知道如何移动物体,不过抓取能力比较有限,比如他还无法捡起飘落在地上的报纸。研究人员希望,HERB在主动探索世界之余还能掌握“上网”的能力,比如连接到Amazon Mechanical Turk把识别工作外包,或是连接到RoboEarth、ImageNet、3D Warehouse等图像网站直接获取物品的图像资料。

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本文编译自:CMU More Than a Good Eye: Carnegie Mellon Robot Uses Arms, Location and More To Discover Objects
文章题图:shutterlock

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全部评论(27)
  • 1楼
    2013-05-10 16:53 we_cry 空间信息与数字技术专业

    杀?

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  • 2楼
    2013-05-10 17:03 呵呵呵呵哦

    …………

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  • 3楼
    2013-05-10 17:29 Double_Helix 生化与分子生物学硕士生,DIY爱好者

    非常喜欢Bicentennial man!

    [0] 评论
  • 4楼
    2013-05-10 17:38 None

    好的

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  • 5楼
    2013-05-10 17:39 None

    我们已有管家了,☭就是我们的管家,做得挺好的

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  • 6楼
    2013-05-10 17:41 捐窿捐罅

    前排

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  • 7楼
    2013-05-10 18:07 starsnow

    机器人毁灭人类又进了一步。

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  • 8楼
  • 9楼
    2013-05-10 18:46 tiny-zeng

    可以考虑每个物品贴个条形码,机器人管家一扫描,就知道这个物品的特性,从而进行归类整理。

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  • 10楼
    2013-05-10 19:12 猪了个去 智能科学专业

    和kinect实现的rgbdslam差不多呢。。。重建三维图像都挺像的。。


    引用@tiny-zeng 的话:可以考虑每个物品贴个条形码,机器人管家一扫描,就知道这个物品的特性,从而进行归类整理。

    最简单的做法就是这个了。。。这个方法因为过于简单,后来就不咋的研究了。。。

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  • 11楼
    2013-05-10 19:26 忧伤的尼姑

    相当靠谱。越来越接近人的行为方式了
    来自NOKIA Lumia 620

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  • 12楼
    2013-05-10 21:38 天猫Skycat
    引用@寄居臭妞 的话:今天刚看过这个小视频你们人类可以感受一下...


    刚看了 感觉机器人好可怜 令人深思呀

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  • 13楼
    2013-05-10 21:49 ALIENWARE外星人 ALIENWARE官方账号

    这就让人放心多了呢!
    再也不会发生活人管家和女主人发展出私情,谋害男主人性命和家财的惨案了!

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  • 14楼
    2013-05-10 23:29 巧克力叉烧包

    没有女仆萝莉版死也不要这东西

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  • 15楼
    2013-05-10 23:58 fozoo

    第一:引用文章内容:“老奶奶们可没法完成这样的工作”,斯里尼维沙补充道。我想说这可不一定呢,如果将家里的现实环境作为游戏的一部分,那么这个游戏就叫做”整理屋子“吧,另外,其实现在就可以有这样的一种游戏啊,并且这个游戏收集到的关于物品归类、特性等的信息--当然是上面这类型研究需要的,不是吗?

    第二:引用文章内容:研究人员发现,为HERB的视频输入添加领域知识能够使HERB的处理速度变快,能够识别的物件数量也上升了接近两倍。 这个是不是暗示着给大脑输入信息大脑的学习速度会加速提高?这个不是教育界希望得到到的研究成果么?而现实中我们的确是不自觉地那么做了,用电视、网络来使得教育更加便捷,使学习速度变得更快。但是我们好像并没有系统地来完成这件事。


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  • 16楼
    2013-05-11 03:01 清丶白

    其实就是可以干家务的玩意,那某些人类的乐趣就毁掉了。机器人不管怎么样都是冷冰冰的铁,想建立完整的智慧那还是一个漫长的时间(我认为),还有就是一些硬件的升级,终端就那么大总有一天会用满的。

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  • 17楼
    2013-05-11 11:08 胖悟空

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  • 18楼
    2013-05-11 11:11 wayne5

    想要啊,不过就是怕出现毛病。有了感情

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  • 19楼
    2013-05-11 12:01 bluesky365

    不想要,还是女仆比较好。嚎~

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  • 20楼
    2013-05-11 15:14 小浣2012

    十分期待!应该不是十分遥远吧

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  • 21楼
    2013-05-13 13:41 ziggo26

    我还是比较喜欢贾维斯

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  • 22楼
    2013-05-13 13:58 Regomne

    女仆的话就预定了

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  • 23楼
    2013-05-14 00:38 Chih.W

    CMU 的 RI 好强大。全美第一,应该也是世界顶尖了吧。

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  • 24楼
    2013-05-16 03:21 世界的黑历史

    我想要个机器人女仆哎..

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  • 25楼
    2013-05-29 17:50 有科学态度的长乐未央

    当然想要啊,我特别喜欢呢,嗯,最好是IOS系统的,好像这个比较安全吧。

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  • 26楼
    2014-02-25 06:59 serinas

    amazon的那个物体识别技术据说是人工的?另外身为家政机器人,连个吸尘器都不带啊?带了吸尘器不就能捡报纸了么?

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  • 27楼
    2015-11-29 11:33 uioe

    -------------好用的扫地机器人http://t.cn/RAly3tq



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