他將機(jī)器人視為日常生活中的助手，的確，機(jī)器人可以幫助我們整理桌子、安裝新的書柜。但是機(jī)器人如何在凌亂的家里工作（家里會(huì)有家具等其他物品）？這還是一個(gè)需要全球機(jī)器人專家通力合作去解決的難題。第一步，我們需要為機(jī)器人的工作效果制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　Yale-CMU-Berkeley Object and ModelSet（簡稱YCB Set）旨在為全世界的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室提供一種通用標(biāo)準(zhǔn)，外表上看是只是一個(gè)手提箱模樣的盒子，盒子容納了77種物品：錘子、無繩電鉆、一罐午餐肉和測試九孔樁的工具等。盡管看起來非常普通，這些經(jīng)過精心策劃的家庭用品可能是一種機(jī)器人新標(biāo)準(zhǔn)的未來。

 

　　Dollar是機(jī)械工程和材料科學(xué)的副教授，兩年前他提出可以在機(jī)器人研究中加入一些具有普遍性和特殊性的操作任務(wù)。比如讓機(jī)器人用手抓錘子。不過當(dāng)其他機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室想重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該選擇多大的錘子呢？這時(shí)YCB Set就給我們提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)——請(qǐng)使用盒子里那把23.45盎司斯坦利錘子進(jìn)項(xiàng)行測試吧！

 

　　Dollar是機(jī)械工程和材料科學(xué)的副教授，兩年前他提出可以在機(jī)器人研究中加入一些具有普遍性和特殊性的操作任務(wù)。比如讓機(jī)器人用手抓錘子。不過當(dāng)其他機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室想重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該選擇多大的錘子呢？這時(shí)YCB Set就給我們提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)——請(qǐng)使用盒子里那把23.45盎司斯坦利錘子進(jìn)項(xiàng)行測試吧！

 

　　除了這些測試物品之外，這個(gè)項(xiàng)目還提供了五個(gè)示例的任務(wù)（例如將水從壺倒進(jìn)到杯子、布置桌面）和每個(gè)任務(wù)的完成標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目的網(wǎng)站還允許其它實(shí)驗(yàn)室提供他們自己的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果，要用來對(duì)原有的任務(wù)進(jìn)行擴(kuò)充。Dollar認(rèn)為，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室完全按照自己的標(biāo)準(zhǔn)測試時(shí)，往往不能正確的認(rèn)識(shí)到自己的特長和短板。標(biāo)準(zhǔn)一旦統(tǒng)一，就將成為一種更客觀的評(píng)估方法。

 

　　YCBSet在機(jī)器人領(lǐng)域的瓶頸時(shí)期出現(xiàn)。所謂瓶頸，就是說機(jī)器人只能在固定的環(huán)境中表現(xiàn)非常好，比如在工廠里，只需要重復(fù)某些動(dòng)作的時(shí)候。目前，機(jī)器人在相同的環(huán)境里重復(fù)同樣的動(dòng)作這方面已經(jīng)表現(xiàn)得非常好了。Dollar認(rèn)為：在固定的外界條件下，機(jī)器人總是在相同的地方看著相同的東西重復(fù)相同的動(dòng)作。這只要編程就可以完成，而且可以完成得相當(dāng)不錯(cuò)。然而對(duì)Dollar和其他機(jī)器人專家而言，讓機(jī)器人有自己思考才是更是具有挑戰(zhàn)性的工作。

 

 

　　機(jī)器人社區(qū)的人們正在嘗試開發(fā)可以在日常環(huán)境和家庭中工作的機(jī)器人，他認(rèn)為，這與之前的流水線式工作截然相反。

 

　　長期以來，標(biāo)準(zhǔn)都是科學(xué)進(jìn)步中至關(guān)重要的一部分。直到十九世紀(jì)，世界上各個(gè)地方的時(shí)間才有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（原子鐘是世界上已知最準(zhǔn)確的時(shí)間測量標(biāo)準(zhǔn)）。幸而有了世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，我們才能很順利地使用上個(gè)人GPS系統(tǒng)和無人駕駛汽車。之前的幾個(gè)世紀(jì)，人們只用手和腳來測量東西的長度和高度，生活十分不便。國際重量和測量委員會(huì)在巴黎的氣候控制庫中存儲(chǔ)了一些金屬棒，給出了世界上統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)金屬棒都是測量單位的承載體。近幾年，這些金屬棒已經(jīng)被更精確的測量標(biāo)準(zhǔn)所取代，新的測量標(biāo)準(zhǔn)是在光速基礎(chǔ)上建立的，原子鐘在其中又起到了不可忽視的作用。

 

　　當(dāng)我們對(duì)機(jī)器人的要求有了進(jìn)一步的提高，而不是僅僅滿足于流水線式的工作時(shí)，事情就變得復(fù)雜起來。例如，Dollar所致力于的機(jī)器人控制和抓握研究。對(duì)于人類來說，拿起一個(gè)叉子再用它進(jìn)食是一件再簡單不過的事情了，但對(duì)于機(jī)器人來說就可沒有那么容易。為了開發(fā)這樣的機(jī)器人，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行定量測試，而不是只忠于自己的測量標(biāo)準(zhǔn)?？梢赃@么說，77項(xiàng)目盒在機(jī)器人技術(shù)中的地位是與巴黎金屬庫或原子鐘不相上下的。同時(shí)，它還可以促進(jìn)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間的交流，推動(dòng)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

 

　　對(duì)于一個(gè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室來說，想在通過控制機(jī)器人去房子周圍找一樣?xùn)|西是非常簡單的。然而只有對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果進(jìn)行比較，才能進(jìn)一步推進(jìn)研究。這時(shí)YCBSet就有了用武之地。

 

　　Dollar說，當(dāng)我們有一個(gè)新的想法時(shí)，希望可以通過測試來了解它的工作原理。量化評(píng)估后，就可以得到與其他的方法相比的結(jié)果，來進(jìn)一步了解新方法的效果。當(dāng)然也可以進(jìn)行其他標(biāo)準(zhǔn)化的測試，但是我們目前并沒有獲得YCBSet的測試授權(quán)。

 

　　機(jī)器人學(xué)家認(rèn)為，正因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域之前并不復(fù)雜，所以標(biāo)準(zhǔn)的重要性沒有體現(xiàn)出來。但現(xiàn)在的情況與之前截然不同。需要多方合作來開發(fā)一個(gè)機(jī)器人，一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)就顯得至關(guān)重要了。

 

　　哈佛大學(xué)工程學(xué)院RobertHowe教授認(rèn)為，當(dāng)機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入到日常生活中，想要了解它的特長和局限就非常麻煩了。在工廠里，外部環(huán)境都是設(shè)定好的，測試是很容易的一件事。但是如果外部環(huán)境換成了家里雜亂無章的廚房，這時(shí)應(yīng)該如何測試機(jī)器人呢？所以說Aaron的研究是十分有前景的。

 

　　鍋和鏟子是家里常見的工具，這里為機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室提供測試標(biāo)準(zhǔn)。它們的不同形狀和大小可以反應(yīng)機(jī)器人的能力。來源：耶魯大學(xué)

 

　　Howe指出，即使是看似簡單的抓取動(dòng)作也需要非常先進(jìn)的技術(shù)。首先，需要對(duì)手和手臂進(jìn)行設(shè)置，防止它們碰到其他東西，要嚴(yán)格控制與外界的接觸。然后，將這些協(xié)調(diào)元素囊括到一個(gè)系統(tǒng)里，還要保證它的反應(yīng)足夠快足夠?qū)嵱谩owe的實(shí)驗(yàn)室致力于觸覺感測，這項(xiàng)工作還可能需要計(jì)算機(jī)視覺方面的專家加入。

 

　　他說，這就是YCBSet的精髓所在，在實(shí)驗(yàn)室里就可以對(duì)機(jī)器人完成任務(wù)的情況進(jìn)行測評(píng)，不同實(shí)驗(yàn)室之間就可以互相比較。

 

　　Dollar有了這個(gè)想法后，他請(qǐng)來了他在機(jī)器人社區(qū)的兩個(gè)前同事，一個(gè)是來自卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的Siddhartha Srinivasa博士，另一個(gè)是加州大學(xué)伯克利分校的Pieter Abbeel博士。2014年，Berk Calli來到耶魯，Dollar讓Berk Calli在自己的實(shí)驗(yàn)室做博后，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目。Calli認(rèn)為，機(jī)器人技術(shù)測試的可重復(fù)性差一直是一個(gè)公認(rèn)的問題。算法那么多，沒有人知道針對(duì)某一個(gè)具體問題哪一個(gè)算法是最優(yōu)的，在不知道算法的可行性之前，工作就沒法繼續(xù)下去。一篇論文比較了不同實(shí)驗(yàn)室的兩種算法就已經(jīng)很少見了。在機(jī)器人性能的量化和比較中，如果可以通過一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來得到五個(gè)或十個(gè)組的結(jié)果，將是一個(gè)非常大的突破。在這之前，還從來沒有人做過這方面的工作。

 

　　理想情況下，YCBSet將獨(dú)立承擔(dān)實(shí)驗(yàn)。提供的物品和示例任務(wù)只是一個(gè)開始。機(jī)器人控制領(lǐng)域研究進(jìn)展迅速，涵蓋了大部分的科技熱點(diǎn)和研究方法，所以Dollar和他的團(tuán)隊(duì)所提供的任務(wù)只是一個(gè)示范。在YCBSet的網(wǎng)站上，研究團(tuán)隊(duì)為其他實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)框架，以便其他實(shí)驗(yàn)室提供自己的控制測試方法和標(biāo)準(zhǔn)。研究人員可以在這里看到來自其他實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果，并且有一個(gè)專門的論壇進(jìn)行討論。

 

　　Dollar說，這樣做的主要目的是讓其他研究人員提出自己的思路，讓其他人也可以去了解、利用他們的方法，」

 

 

　　為了正確地選擇YCBSet中的測試物品，研究人員查閱了許多機(jī)器人的相關(guān)論文，以了解操作測試中最常用的測試點(diǎn)有哪些，甚至去商店尋找更多的靈感。Dollar說，這個(gè)項(xiàng)目的特點(diǎn)之一就是可以引起大家的研究興趣，」。

 

　　目前，每套YCBSet的售價(jià)是350美元。其中所選擇的都是非常耐用而且短時(shí)間之內(nèi)不會(huì)有太大變化的物品，同時(shí)也可以降低成本。

 

　　所選擇的物品大致分為以下幾類，例如，谷物盒、桶裝薯片和午餐肉罐頭等。工具有小釘子、木塊、一個(gè)無繩的鉆子。Dollar說，所選物品尺寸各異（最小的是墊圈，最大的是水壺）。有些物品的形狀比較容易抓握，有些物體的形狀復(fù)雜，對(duì)機(jī)器人手就會(huì)有更大的挑戰(zhàn)性。

 

　　YCBSet中還包括一些需要完成拆裝的測試品，比如，有一種放置了木質(zhì)立方體的盒子、可組裝和拆卸的玩具飛機(jī)、各種樂高積木。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。

 

　　為了使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，找到測試品，完成YCBSet的物品組合還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，Dollar需要說服其他實(shí)驗(yàn)室都來使用。他和他的同事一直忙于在國際機(jī)器人會(huì)議上介紹YCBSet。YCBSet在2015年5月的IEEE國際機(jī)器人和自動(dòng)化會(huì)議（ICRA）上首次亮相，Dollar說，反應(yīng)非常熱烈，他們大約收到了50套YCBSet的請(qǐng)求。這些YCBSet早已打包好，研究人員可以訂購整套，這些YCBSet將被送到他們的實(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。

 

　　「我們希望得到盡可能多的幫助，因?yàn)檫@是讓它繼續(xù)使用下去的唯一的方式?！笵ollar說

 

　　南佛羅里達(dá)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系副教授YuSun說，他的實(shí)驗(yàn)室是所有收到Y(jié)CBSet中「最幸運(yùn)的實(shí)驗(yàn)室」之一。今年十月份，他在韓國舉辦了國際性的智能機(jī)器人大會(huì)。在握手比賽上之前，他已經(jīng)利用YCBSet已經(jīng)收集到了一些數(shù)據(jù)。

 

　　他說：「在機(jī)器人測試中，如果不能保證物理環(huán)境相同，所得到的數(shù)據(jù)就失去了意義。使用的Aaron Dollar的YCBSet，就能保證測試條件相同，所以其他研究者也可以將我們的數(shù)據(jù)應(yīng)用到他們的算