飞行意大利面怪物,是你吗。
天空中,有一个看不见的怪物在飞。
它身体的主要成分是淀粉,具体来说就是一团松散的意大利面两条蜗牛般的眼柄从凌乱的面条中伸出,托起一双无神却又无法抗拒的大眼睛此外,看起来柔软的面条牢牢地抓住了两个饱满的肉丸,这是意大利面条的常见配菜
这个怪物名叫天妃面条怪物,是由美国大学毕业生鲍比·汉德森在2005年创造的。
博比就读于俄勒冈州立大学物理系当他得知堪萨斯州教育委员会决定允许公立高中开设神创论相关课程时,他构思了飞行意大利面怪兽来表达他的抗议和嘲笑在此基础上,他创立了天妃面神,认为宇宙是由这个看不见的怪物创造的——博比也在致教育委员会的公开信中呼吁,学校的科学课堂应该对这个创造者给予足够的重视
也许只是巧合。最近出现了一个机器人,它的外形也像是许多面条聚在一起的样子,它会用那些面条一样的触角紧紧地抓住一个球...
21世纪的机器人能跑能跳,能深入核电站废墟探测辐射水平,能探索月球周围未知的空间仿佛人类能做的,机器人就能做人类不能做的但是,在彻底战败之前,人类还有一些绝活没有被机器人征服
其中之一就是抓取技巧无论是马克杯还是纸杯,是足球还是气球,是香蕉还是一串葡萄,我们都可以很容易地拿起各种物体,根据其形状和纹理来决定施加什么样的力——这对于人类来说通常不是太复杂的计算在我们意识到之前,大脑可能已经完成了决定
但是对于机器人来说,抓取物体从来都不是一个简单直接的任务尤其是遇到形状不规则的物体时,很少做出恰当的抓取动作,往往表现得笨拙而滑稽,让人联想到刻意设置了地狱参数的抓娃娃机,抓不到娃娃
多年来,许多科学家一直在挑战这个世界难题于是,每隔一段时间,我们就会在科技新闻里看到,新的机器人是为抓取而生的,它们的技能也达到了更高的水平今年10月,一个形似面条的触手机器人出现在人们面前
充气后,172 kPa的内压可以使面条高度卷曲。
它来自哈佛大学的工程和应用科学学院,可以通过一组细长的触角缠绕物体科学家们说,这有点类似于水母,因为这些动物将触角伸向猎物对于机器人来说,一个触手很弱,但12个触手协同工作,就变得很容易抓住物体,形状不规则的猎物也能应付
但机器人的触角抓住猎物后,不会像很多水母一样释放毒素来麻痹猎物毕竟它不是为了捕食任何动物而设计的,它的主要功能是抓取和搬运没有工作的时候,机器人的触角会自然下垂,当工作来临时,触手可以迅速蜷起抓住物体
这些灵活的触角受膨胀和收缩的控制言下之意,它们是空心的,更像意大利面条家族中的稻草面没有通货膨胀,这些面条处于一种放松的状态膨胀后会卷曲,成为抓取工具
管壁有厚有薄,充气时可以弯曲。
每个稻草脸长约30厘米,由一种硅橡胶制成,这是一种弹性体重点是管壁厚度不均匀,一边厚一边薄这样,稻草面充气后可以变得高度弯曲,从而有更多的区域可以接触到它想要抓取的物体这12根面条排成两圈,外圈直径5cm,内圈直径2.5cm,它们一起构成了机器人的手爪
当机器人抓住物体并将其运送到目的地时,如果机械手希望它松手,它会通过给面条放气来恢复其自然下垂的形式。
抓取不同的物体时,所需的力总是不同的可以说每一种对象都会带来一个新的任务,可能需要具体问题具体分析在之前的许多研究中,科学家经常根据物体本身的属性或机器人与物体接触的状态,使用复杂的算法来决定每次抓取使用何种动作
而这款面条机器人不需要智能的动作规划,不依赖感知或反馈数据来调整姿态,省去了机器学习的过程它只需通过简单的充气控制方法,就能抓取一定尺寸范围内各种形状的物体
以不变应万变——以不变应万变
那么,它能抓住什么呢。
让我们从简单形状的物体开始一开始的接球只是其中之一科学家还让机器人控制一个空心圆柱体当圆柱体平放时,卷起来的机器人可以牢牢抓住,并转移到指定位置,当柱子竖起来的时候,机器人从里面抓住它是没有问题的
充气,抓住气瓶,运送到特定位置,松手。
机器人抓取的另一个物体是一个像树一样的小架子它有八个分支,比球体或圆柱体的形状更复杂,机器人可以触及的边界也更不规则——在研究人员看来,这代表了一种新的抓取任务,与传统抓取有着本质的区别
但在机器人的抓手面前,这项新任务似乎并没有带来额外的难度:80次抓取测试的成功率超过90%于是,科学家们设置了额外的问题,不是让机器人直接从树的顶端抓取,而是转移到侧面一段距离,然后缠住目标
发现轻微错位影响不大,面条机器人对位置误差的容忍度很高当手爪中心轴与目标物体中心轴的距离远至0.6个物体半径时,抓取成功率仍然较高如果你想动摇机器人的成就,你需要将手爪移动到更远的位置,然后再开始行动
从上方左抓,中间抓到0.6个物体半径偏差后,右抓到1个物体半径偏差后但失败。
机器人出色的能力让科学家们感到欣慰如果你认为实验室里的树算不了什么,那么现实世界中还会有更复杂的商品等着它去主宰
比如很多人喜欢在家里养花草,小盆栽就成了机器人的目标当内压达到172 kPa时,卷好的面条成功夹起了一盆植物
还有其他几种盆栽,虽然各有各的形态,但都难逃相似的命运一些形状不规则的玩具,以及一个小三脚架,都被机器人用同样的方式捕捉到了研究人员最欣赏的是这个机器人的适应性它可能没有像传说中的飞行意大利面怪物那样创造出一切,但它可以用12只灵活的触角玩许多不同的物体
这个机器人的诞生并不是一夜之间发生的在反向模具制造之前,研究人员已经在计算机上用模拟实验测试了面条机器人的能力:看看面条手爪应该如何排列,或者两个圆的直径应该有多大,以达到更高的抓取成功率
模拟实验
它在现实世界中成功捕捉到猎物之前,在虚拟世界中大概已经失败了无数次当然,现实世界中还是会有很多失败,科学家还是需要继续努力
如果上网时遇到证明你不是机器人的验证程序,告诉它你抓取物体的能力比机器人强,它帮不了你通过验证。
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