機器人會畫畫了!軍事研究院年輕團隊說這只是開始

來源︰中國軍網作者︰阮誠、梁杰、朱慶責任編輯︰楊帆
2018-08-22 15:52

新時代機器人也有新擔當

——軍事科學院某研究所機器人團隊緊追機械臂智能控制前沿紀實

■ 阮誠 梁杰 朱慶

“機器人會畫畫了!”日前,軍事科學院某研究所經過大量試驗和調試,實現了多自由度機械臂復雜三維高精度控制,能夠模仿人類手臂功能完成書寫繪畫等功能。

隨著科學技術飛速發展,多自由度機械臂在不同領域獲得了廣泛的應用,極大地提高了作業效率,降低了人類特殊環境作業的危險性,如特斯拉的超級工廠、空間站的移動維修等。

科研人員正在測量夾具尺寸。

在某試驗任務中,存在著大量重復性高精度操作,同時也面臨高速、高壓、高低溫等危險環境。借助機械臂智能控制技術,在提高試驗效率、降低人力成本的同時,也避免了許多人為操作需要面臨的危險。

“初生牛犢不怕虎,年輕人就是思路活、闖勁足”。該研究所的機器人研究團隊是由一批剛從軍校和地方大學畢業的新學員組成,他們把從學校所學的自動控制、圖像處理、機器學習等專業知識應用到機械臂的研究工作中,在研究所的支持下,憑著自己對機器人的愛好承擔起多自由度機械臂的基礎研究工作。

然而,在研究初期,小伙子們也遇到了困難。雖然機械臂技術在工業領域已經是成熟技術,但在該研究所實際任務應用中還是一片空白。

剛開始,研究團隊手上只有一台國內組裝好的工業機械臂。在沒有任何指導資料、控制軟件的情況下,如何讓機械臂動起來讓研究團隊犯了難。

機械臂正在繪制圖形。

“沒有總的操作指南,就化整為零、分步研究。”研究團隊發揮年輕人肯“鑽牛角尖”的勁頭,通過將機械臂不同部件分開研究,在不斷的學習和摸索中,逐漸走通了從機械、電機、減速器、驅動器到控制器的技術回路,讓機械臂每個電機都能精確控制,成功解決了機械臂動起來的難題。

“機械臂動起來只是萬里長征第一步”。在研究過程中,由于機械臂每個軸負載不同,要想每個軸在運動中保持同步,再次考驗著小伙子們的智慧。

團隊成員測試了各種多軸聯動的控制策略,結果誤差總是存在。“差之毫厘、失之千里,科研工作容不得一點馬虎”,任何厘米級的誤差在工程實踐中都是不能容忍的。

“家有一老如有一寶”,老同志的指點敲開了年輕人的思維大門。“小伙子,為何不從驅動器底層控制參數上想想辦法?”

“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。在老同志的提點下,團隊成員思維豁然開朗,通過幾個不眠之夜的摸索,終于讓各個軸同步運動,實現了末端工具0.2毫米的控制精度。

解決了機械臂動起來、準起來的問題,最大的難關就是如何讓機械臂走起來,即自主規劃路徑的問題,這也是當前學術領域的研究熱點。

機械臂繪制出的圖案。

國外研究人員主要利用機器學習的方法讓機械臂自主探索路徑。團隊成員從最基礎的寫字繪畫做起,通過圖像處理提取內容的方法,自動生成運動軌跡指令讓機械臂像人手一樣在紙面上揮毫潑墨、龍飛鳳舞。

“看到機械臂能書寫文字,仿佛像孩子會叫爸爸一樣讓人欣喜若狂!”機械臂研究傾注了研究團隊太多的心血和汗水。雖然小伙子們都是單身漢,但言語中卻能透露出當父親一樣的喜悅。

經過大量試驗和調試,該研究團隊已經實現了對機械臂多自由度復雜三維高精度控制,機械臂對任意字符或圖片都能進行流暢地書寫和繪制。

將機械臂應用于該研究所試驗任務是該機器人研究團隊在人工智能領域第一次有益探索。接下來,該團隊將進一步豐富機械臂觸覺、視覺等感知功能,提高其智能化水平。相信在不久的將來,某試驗任務現場將出現機器人忙碌的身影,為助推該領域研究發展貢獻出機器人的一份力!

(單位︰軍事科學院某研究所)

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