Aaron Dollar辦公室的墻上貼著R.U.R.（Rossum的通用機(jī)器人）的海報(bào)。1920年的捷克戲劇創(chuàng)造了“機(jī)器人”這個(gè)詞。戲劇的最后機(jī)器人控制了生產(chǎn)它們的工廠，然后消滅掉了所有的人類。幸運(yùn)的是，Dollar對人類和機(jī)器人的關(guān)系持有樂觀態(tài)度。

　　Dollar將機(jī)器人視為我們?nèi)粘Ｉ钪械膸褪?，比方說幫忙布置餐桌或者幫忙安裝新書柜。但是，在機(jī)器人能在家庭的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境（相對于工業(yè)環(huán)境）工作之前，還需要重大的技術(shù)飛躍和全球機(jī)器人主義者的努力和協(xié)調(diào)。起居室被稱為機(jī)器人的最新前沿，但首先，機(jī)器人領(lǐng)域需要設(shè)立一些能讓每個(gè)人都同意的標(biāo)準(zhǔn)。

　　一個(gè)包含77種工具的手提箱大小的箱子，它里面有錘子、無繩電鉆、垃圾桶和九孔樁測試的東西。它們可能看起來很普通，但這些精心策劃的家庭用品可能是一種新機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化的未來。這被稱為Yale-CMU-Berkeley（YCB）對象和模型集，旨在專門為世界各地的機(jī)器人操作和假肢實(shí)驗(yàn)室提供通用基準(zhǔn)。

　　Dollar是機(jī)械工程和材料科學(xué)的副教授，大約兩年前就有了這個(gè)想法。他希望給機(jī)器人研究中的操作任務(wù)帶來一定程度的特異性和普遍性。例如，現(xiàn)在的研究論文可能將特定的任務(wù)描述為“機(jī)器人手抓握錘子”。那么到底是一把大錘子還是小錘子呢？我們并不知道，所以如果你在一個(gè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室工作，并且重復(fù)這個(gè)研究實(shí)驗(yàn)的話，這會是一個(gè)問題。如果使用YCB集，每個(gè)人都會在YCB要求的標(biāo)準(zhǔn)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比如使用23.45盎司的斯坦利錘子。

　　除了對象之外，項(xiàng)目還提供了五個(gè)操作任務(wù)的示例（例如將水從壺里倒進(jìn)杯子，或者布置餐桌）和每個(gè)示例的基準(zhǔn)。該項(xiàng)目的網(wǎng)站還允許其他實(shí)驗(yàn)室通過提供自己的協(xié)議和基準(zhǔn)來擴(kuò)展這些任務(wù)。Dollar表示，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)通過自己的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議工作時(shí)，通常對實(shí)驗(yàn)室的特殊優(yōu)勢存在無意識的偏見。通用標(biāo)準(zhǔn)將提供一種更公正的方法來評估結(jié)果。

　　機(jī)器人目前在結(jié)構(gòu)化環(huán)境（例如出廠設(shè)置）中表現(xiàn)良好，它們執(zhí)行和重復(fù)數(shù)量非常有限的任務(wù)。“在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中，機(jī)器人在完全相同的地方看到完全相同的對象，”Dollar說，“讓機(jī)器人在這些環(huán)境中操作是一個(gè)相對直接的事情，因?yàn)槟阒恍枰幊套屗鲆患隆?rdquo;

　　但是，Dollar和其他機(jī)器人主義者有更具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)作想法。

上圖：機(jī)器人抓住電鉆。圖片來源：耶魯大學(xué)

　　他說：“現(xiàn)在機(jī)器人領(lǐng)域正在研究可以在日常環(huán)境和家庭中工作的機(jī)器人，這是裝配線的另一體現(xiàn)。”

　　長期以來，標(biāo)準(zhǔn)一直是科學(xué)進(jìn)步的關(guān)鍵部分。直到19世紀(jì)，個(gè)別地方的時(shí)間由市政時(shí)鐘管理。今天，由于全球統(tǒng)一了時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)（和日益準(zhǔn)確的原子鐘），我們有了個(gè)人GPS系統(tǒng)和無人駕駛汽車。幾個(gè)世紀(jì)以來，人們用他們的手和腳來測量東西的長度和高度。但后來世界標(biāo)準(zhǔn)化了測量單位，國際重量和測量委員會在巴黎的氣候控制庫中存儲了金屬棒，每個(gè)金屬棒都作為特定測量單位的標(biāo)準(zhǔn)承載體。在最近幾年，這些金屬物體已經(jīng)被基于光速（其中涉及原子鐘和時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化）的更精確的標(biāo)準(zhǔn)所替換。

　　在某種意義上，77項(xiàng)框是與巴黎金庫或原子鐘相當(dāng)?shù)臋C(jī)器人技術(shù)。如果實(shí)驗(yàn)室更好地溝通，以更快的速度推進(jìn)領(lǐng)域，可能會引領(lǐng)一個(gè)新時(shí)代。這是關(guān)鍵的一步，因?yàn)樽寵C(jī)器人從裝配線走入日常生活很有難度。Dollar專注研究機(jī)器人操作或抓握。作為人類，我們經(jīng)常理所當(dāng)然地把復(fù)雜的東西看得很簡單，比方說拿起一個(gè)叉子并使用它。為了制作能執(zhí)行很多任務(wù)的機(jī)器人，并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)室不能再根據(jù)自己的測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，所以他們需要一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)。

　　這就是77項(xiàng)框發(fā)揮作用的地方。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室能夠找到自己的對象來操作是很容易的。但是為了推進(jìn)研究，該實(shí)驗(yàn)室的工作結(jié)果必須能夠與其他實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比較。

　　他說，“當(dāng)我們有新的組件或手的想法并進(jìn)行測試，以便研究它的工作原理時(shí)，通過量化評估我們可以看到，與其他想法相比該想法的情況如何。但是Dollar表示他們沒有獲取YCB集演示的高級功能。

　　機(jī)器人專家表示，這樣的標(biāo)準(zhǔn)在最近將有很多用處。該領(lǐng)域的研究一直不夠復(fù)雜，直到最近幾年才從這種標(biāo)準(zhǔn)化中受益。然而，現(xiàn)在的情況又有所不同，因?yàn)榧上到y(tǒng)需要多學(xué)科聯(lián)用來創(chuàng)造出能夠做一些收拾碗筷這類事情的機(jī)器人。

　　哈佛大學(xué)工程學(xué)院雅培和詹姆斯·勞倫斯教授Robert Howe說：“機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室逐步應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界，人們很難理解它們的能力和局限性。在工廠里，一切都是設(shè)置好的，你可以嚴(yán)格測試它們的工作，但在廚房里可能有20種咖啡杯，所以如何表征和比較機(jī)器人存在很大困難。Aaron的方法就很有前途。”

上圖：鍋和鏟是家庭常用之一，需要由專門從事機(jī)器人操作的實(shí)驗(yàn)室提供通用基準(zhǔn)。它們的不同形狀和大小能涵蓋大部分機(jī)器人的能力。圖片來源：耶魯大學(xué)

　　Howe指出，即使是看似簡單的抓取任務(wù)也需要非常先進(jìn)的工程。不僅需要精心設(shè)計(jì)手和手臂，操作者還必須仔細(xì)控制，然后必須將所有這些協(xié)調(diào)的元素包裝到一個(gè)單一的系統(tǒng)中保證機(jī)器人要足夠快和準(zhǔn)確。他的實(shí)驗(yàn)室在研究觸覺感測，研究可能會需要計(jì)算機(jī)視覺專家的加入。

　　Howe說：“這就是為什么說YCB集很有必要。”現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)室可以對機(jī)器人在某項(xiàng)任務(wù)上做得好壞進(jìn)行評分，實(shí)驗(yàn)室之間可以進(jìn)行PK。

　　在Dollar有了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置的想法之后，他在機(jī)器人領(lǐng)域的兩個(gè)前同事也加入了研究，分別是來自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Siddhartha Srinivasa博士和加州大學(xué)伯克利分校的Pieter abbeel博士。他指定Berk Calli在他的實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任博士后，并負(fù)責(zé)該項(xiàng)目。2014年來到耶魯?shù)腃alli表示，機(jī)器人技術(shù)缺乏重現(xiàn)性是該領(lǐng)域研究人員長期以來認(rèn)可的問題。他表示，一篇文章只比較了其他實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)算法，這是非常罕見的。

　　Calli說：“如果你可以用協(xié)議來比較他們的算法，這會是巨大的進(jìn)步。在機(jī)器人的量化和比較方面，還從來沒有這么做過。”

　　Calli表示，該領(lǐng)域只能接受標(biāo)準(zhǔn)化。“有一個(gè)算法池，沒有人知道哪個(gè)算法性能最好，如果不知道哪種算法有用，我們就無法繼續(xù)完成接下來的工作。”

　　理想情況下，YCB集提供對象和示例任務(wù)只是一個(gè)開始。在YCB對象和模型集網(wǎng)站上，研究團(tuán)隊(duì)還為其他實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)框架，以便于其他實(shí)驗(yàn)室提供自己的操縱測試和基準(zhǔn)。在那里，研究人員可以看到其他實(shí)驗(yàn)室的協(xié)議，并可以在論壇中進(jìn)行討論。

　　Dollar說：“最主要的是讓其他研究人員提出自己的協(xié)議，然后讓人們利用這些協(xié)議。”

　上圖：玩具飛機(jī)是機(jī)器人編程組裝的對象之一。圖片來源：耶魯大學(xué)

　　為了選擇正確的對象，研究人員梳理了許多機(jī)器人的論文，以了解操作測試中最常用的是什么類型的項(xiàng)目。他們也去商店尋找更多的想法。

　　應(yīng)該優(yōu)先選擇耐用并且現(xiàn)在流通而未來也不會有很大改變的物體。還應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)消費(fèi)對象以降低成本。

　　對象分為幾類。例如，食品組包括谷物盒、Pringles芯片圓筒和垃圾桶。工具的范圍應(yīng)該從小釘子到木塊和一個(gè)無繩的鉆子。Dollar表示他的目標(biāo)是能抓起各種尺寸的物品。一些物品具有相對容易抓握的簡單幾何形狀，而其他物體的復(fù)雜形狀對機(jī)器人手來說是更大的挑戰(zhàn)。

　　這些項(xiàng)目還包括各種基于任務(wù)的對象：“盒–塊測試”，即木制立方體放置在盒子中；可組裝和拆卸的玩具飛機(jī)；各種樂高積木建筑結(jié)構(gòu)件。該套件還配有一個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器，用于測量某些任務(wù)的執(zhí)行速度。

      找到Y(jié)CB集的所有正確的部分后，為了項(xiàng)目順利進(jìn)行，Dollar還需要說服其他實(shí)驗(yàn)室采用YCB集。他和他的同事一直忙于在國際機(jī)器人會議上宣傳這些集。YCB集在2015年5月的IEEE國際機(jī)器人和自動(dòng)化會議（ICRA）上首次亮相。Dollar表示，大家的反應(yīng)“非常積極”，他們收到了約為50個(gè)集的請求，研究人員還可以訂購套件并將其運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。目前世界上約有100個(gè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室有YCB套件。

　　Dollar說：“我們希望盡可能多的人使用YCB集，因?yàn)檫@是讓YCB集發(fā)展的唯一的方式。”

　　南佛羅里達(dá)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系副教授Yu Sun表示，他的實(shí)驗(yàn)室是“幸運(yùn)兒”之一。今年10月在韓國，他在智能機(jī)器人和系統(tǒng)國際會議舉辦的比賽中用到了YCB集。他自己的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)使用對象生成了一些操作數(shù)據(jù)。

　　Yu Sun說：“使用Aaron Dollar對象集的好處是其他人也能夠使用我們的數(shù)據(jù)集，因?yàn)樗麄冇邢嗤膶ο?，他們可以?yīng)用到他們自己的算法中。如果機(jī)器人所處的物理環(huán)境條件不同，其他機(jī)器人的數(shù)據(jù)集就無法直接應(yīng)用。”