一、什么是機(jī)器人抓?。?/strong>

如下圖所示，給定一個(gè)物體和手，機(jī)器人抓取的基礎(chǔ)問(wèn)題分為三個(gè)：

怎么樣去抓

怎么樣去控制　

怎么樣去操作

按照難度，這三個(gè)問(wèn)題基本是依次遞增的。

1、怎么樣去抓？（Grasp Planning）

這個(gè)問(wèn)題基本是一群大牛一開(kāi)始就研究的問(wèn)題，包括Salisbury，Mason，Cutkosky，Khatib 等等。大家研究來(lái)研究去，就是想知道：給定一個(gè)物體，給定一個(gè)任務(wù)，給定一個(gè)手，這個(gè)手該怎么去抓這個(gè)物體才是最好的？這個(gè)方向的最著名的結(jié)果算是force－closure了， 在很長(zhǎng)時(shí)間基本相當(dāng)于控制里面的穩(wěn)定性的重要性了。我在讀博士前兩年，基本也是做這個(gè)，當(dāng)時(shí)帶我的博士后Sahar在這個(gè)方向做得相當(dāng)不錯(cuò)，不過(guò)她轉(zhuǎn)行搞金融去了。最近這個(gè)方向基本就是往與Learning結(jié)合的套路上走，可以參考Sergey Levine在Google時(shí)的工作。

2、怎么樣去控制？（Grasp Control）

這個(gè)問(wèn)題就是研究力控，包括手指末端的力控，觸覺(jué)控制等，剛度控制，阻抗控制等等。很長(zhǎng)一段時(shí)間，大家都在試圖計(jì)算什么樣的手指抓取力才是最優(yōu)的（話說(shuō)當(dāng)年開(kāi)始讀碩士時(shí)，第一個(gè)給我郵寄紙質(zhì)論文的Imin Kao 教授就是做抓取的剛度控制的）。這里面以Martin Buss和李澤湘老師組的工作最為著名，將一個(gè)非線性優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一個(gè)線性矩陣不等式問(wèn)題，基本在幾十毫秒左右可以得到優(yōu)化結(jié)果。最近的這個(gè)方面的最好的工作應(yīng)該算是DLR出來(lái)的object－level impedance control（IJRR）了（文章第一作者Wimbock也轉(zhuǎn)行了）。現(xiàn)在還堅(jiān)守在這個(gè)方向的主要就是幾個(gè)日本教授了，包括我的合作者Kenji。話說(shuō)Kenji的老板Arimoto教授，退休后才開(kāi)始搞機(jī)器人抓取的，還出了本書(shū)。他屬于上古大神級(jí)別，現(xiàn)在很少有人知道，IROS 2016他的生日聚會(huì)也相當(dāng)高端，可以感受下（2006 International Symposium on Advanced Robotics and Machine Intelligence）。

3、怎么樣去操作？（Dexterous Manipulation）

其中最后一個(gè)問(wèn)題的dexterous manipulation（靈巧操作），已經(jīng)很多年沒(méi)有什么好的進(jìn)展了，現(xiàn)在也很少有人去碰這個(gè)問(wèn)題了。Cutkosky的博士論文是搞這個(gè)，后來(lái)還搞了幾年，再后來(lái)把實(shí)驗(yàn)室名字都換了，算是轉(zhuǎn)方向了。Peter Allen 組以前有個(gè)博士后搞這個(gè)，后來(lái)好像是潛水掛了，很是遺憾。最近的soft robotics火了，這個(gè)方向好像有了新的轉(zhuǎn)機(jī)，Oliver Broc也開(kāi)始做這個(gè)方向了。

二、為什么機(jī)器人抓取重要？

如下圖所示，機(jī)器人抓取的研究涉及到很多方面，包括機(jī)械，控制，計(jì)算機(jī)，人工智能等等。很多時(shí)候，機(jī)器人抓取是一個(gè)很好的最小研究例子（minimal example），來(lái)支撐各個(gè)方向的研究。其次，機(jī)器人抓取中的研究?jī)?nèi)容，特別是靈巧性和交互性，能夠?qū)ζ渌芏嘞嚓P(guān)的研究起到作用，下面的第二張圖就說(shuō)明了這一點(diǎn)。另外，抓取也是機(jī)器人走進(jìn)真實(shí)世界必不可少的功能，手對(duì)人類是如此重要，我們當(dāng)然希望賦予機(jī)器人同樣的功能。