讓機(jī)器人打開一扇門有多難？
歷經(jīng)十余年探索，張有為給機(jī)器人裝上了靈活的6軸機(jī)械手臂，可以靈活完成開門、用吸塵器、刷馬桶、清潔水盆等事情，重點(diǎn)是活干的還很好、非常干凈。在2022年科大訊飛全球1024開發(fā)者節(jié)上，他帶來了這樣一款高聰清潔機(jī)器人。
“做一個(gè)有手臂的機(jī)器人”的念頭源于童年愛好。從小就喜歡看科幻的張有為，對(duì)虛構(gòu)的光怪陸離的“未來世界”很是癡迷，尤其向往幾乎無(wú)所不能的機(jī)器人。
人造人，仿人類、半機(jī)械人類、生物機(jī)器合成類人體……他對(duì)機(jī)器人的最初印象是：像人一樣。
清華大學(xué)畢業(yè)后，張有為開發(fā)過信息聚合網(wǎng)站，獲得美國(guó)風(fēng)險(xiǎn)投資，也當(dāng)過“打工人”。兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)幾年，他創(chuàng)立了北京宸普豪新科技有限公司，投身機(jī)器人研發(fā)。
對(duì)年少的懵懂認(rèn)知，又有了更深刻解讀：“在人類生活環(huán)境中，機(jī)器人要幫人類做更多事情，得擁有和人類差不多的結(jié)構(gòu)。”
但真正把想法落地，是因?yàn)楣ぷ髦械囊粋€(gè)小插曲。
“因?yàn)楹凸ゎ^發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，外請(qǐng)的保潔阿姨把活一扔就跑了，引發(fā)一系列麻煩。保潔員比想的要難找，我預(yù)設(shè)過創(chuàng)業(yè)的無(wú)數(shù)困難，沒料到會(huì)被‘清潔衛(wèi)生’難住。人不愿意做的事情，就讓機(jī)器人去解決吧。”
根據(jù)人社部發(fā)布的“招聘數(shù)據(jù)”，全國(guó)求職“最缺工”的100個(gè)職業(yè)中，保潔員多年“上榜”前十名。張有為調(diào)研后做了個(gè)測(cè)算：僅是衛(wèi)生間清潔，一個(gè)6萬(wàn)平方米的中型寫字樓，就需要20多個(gè)保潔員，“不敢想象，全國(guó)的保潔員缺口大概在100~150萬(wàn)。”
不同于地面清潔，衛(wèi)生間清潔是“三維空間”的，要拿刷子、拿抹布去清潔潔具，還要延伸空間向上擦拭墻面，這都需要有一只“手”。
但有手臂的高聰機(jī)器人，遠(yuǎn)不止加只手那么簡(jiǎn)單。
“舉個(gè)刷馬桶的例子，機(jī)器人能在馬桶前停下來還不夠，還要根據(jù)馬桶的位置、尺寸微調(diào)“站位”并規(guī)劃手臂運(yùn)動(dòng)路徑，讓它拿著工具能很好地配合馬桶。微調(diào)位置時(shí)得快速靈活。這還沒完，還要考慮手臂揮動(dòng)的重度，小了擦不干凈，大了工具受不了。”
當(dāng)時(shí)，做清潔機(jī)器人的企業(yè)不少，但“加個(gè)手臂”的幾乎沒有，這在業(yè)內(nèi)是個(gè)全新的課題，國(guó)內(nèi)外都沒有可借鑒的。既然借不來“智”力，張有為就帶著團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)點(diǎn)摸索，沒有技術(shù)去開發(fā)技術(shù)，沒有方法去創(chuàng)造方法，無(wú)法突破就創(chuàng)新路徑。
他們首先解決的是定位精度問題。
反反復(fù)復(fù)測(cè)試、修改、調(diào)參，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種更為先進(jìn)的微調(diào)優(yōu)化算法，利用大數(shù)據(jù)+人工智能，將機(jī)器人清潔動(dòng)作的精度誤差控制在2毫米以內(nèi)。“能確保機(jī)器人像人那樣，對(duì)潔具進(jìn)行接觸式清潔，清潔的很干凈。”張有為說，這個(gè)動(dòng)作精度在世界處于領(lǐng)先地位。
定位精度高，也可以幫助機(jī)器人快速定位，可對(duì)第一版機(jī)器人做測(cè)試時(shí)，并沒有達(dá)到預(yù)期效果。他們反復(fù)研究后發(fā)現(xiàn)，問題在于機(jī)器人的“腳”，使用的是傳統(tǒng)商務(wù)機(jī)底盤，適用于大面積空間移位，但不擅長(zhǎng)高精度微調(diào)。
于是，團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)、研發(fā)了一種新的底盤結(jié)構(gòu)，不僅可以很快地調(diào)整位置，還可以在左右、前后不同點(diǎn)位間無(wú)縫切換，機(jī)器人在10秒內(nèi)就能快速定位，遠(yuǎn)超行業(yè)水平。
白色陶瓷具有高反光的特性，在圖像識(shí)別時(shí)容易產(chǎn)生干擾，沒法提供精確數(shù)據(jù)，是業(yè)內(nèi)長(zhǎng)久以來的大難題。張有為帶著團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了另一種技術(shù)路線，讓系統(tǒng)可以精準(zhǔn)得到白色陶瓷的三維數(shù)據(jù)，從而引導(dǎo)機(jī)械臂進(jìn)行高質(zhì)量的擦拭工作。
自動(dòng)“捕捉”潔具，智能安排清潔任務(wù)；智能識(shí)別潔具，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；完成擦拭后，智能檢測(cè)是否擦干凈了，發(fā)現(xiàn)污漬進(jìn)行再次清潔……
團(tuán)隊(duì)不斷攻堅(jiān)克難，有手臂的清潔機(jī)器人趨近完善，這時(shí)，有人對(duì)張有為說，你得讓它會(huì)開門……
開門？！公共衛(wèi)生間不都是開放的嗎？是呀，可萬(wàn)一呢，遇到封閉的門怎么辦？專門找個(gè)人為機(jī)器人開門嗎？
肯定不行！張有為搖搖頭。他設(shè)計(jì)“有手臂”的初衷，是讓機(jī)器人獨(dú)立清潔工作，不需要人工參與或協(xié)助。
團(tuán)隊(duì)建立了大量衛(wèi)生間門的數(shù)據(jù)庫(kù)，讓機(jī)器人持續(xù)深度學(xué)習(xí)，終于讓它掌握了開各種衛(wèi)生間門的技能。還融入了科大訊飛語(yǔ)音播報(bào)和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，機(jī)器人在開門后可以智能提示衛(wèi)生間里的客人配合清潔工作，更加人性化。
現(xiàn)在，取名為“聰聰”的有手臂的高聰清潔機(jī)器人，已經(jīng)在寫字樓“見習(xí)”一段時(shí)間了，工作表現(xiàn)不比熟練工差多少，能獨(dú)立完成近九成的工作。團(tuán)隊(duì)還搭建了一個(gè)云平臺(tái)，通過清潔數(shù)據(jù)的上傳、交換，讓機(jī)器人持續(xù)學(xué)習(xí)、相互學(xué)習(xí)。
目前，高聰機(jī)器人的主要工作地點(diǎn)是寫字樓、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)車站、酒店的公共衛(wèi)生間。張有為希望，三年之后，改良版的高聰機(jī)器人能走入尋常百姓家，進(jìn)行清潔服務(wù)甚至是家庭照顧、養(yǎng)老陪護(hù)，“攙扶老人，給老人喂藥，等等，幫人做很多事。”
在今年的科大訊飛AI開發(fā)者大賽中，像張有為這樣的團(tuán)隊(duì)有3萬(wàn)多個(gè)，他們以人工智能技術(shù)為武器，去解決大時(shí)代下的每個(gè)社會(huì)命題。11月17日-20日，他們還將齊聚1024開發(fā)者節(jié)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巔峰對(duì)決，一起探索人工智能技術(shù)的可能性。
