机器之能报道

编辑：SIA

用整个身体（而不是双手），携带、搬挪更多的东西。

你能想象这些台上的明星人形机器人给你一个舒适、温暖的拥抱吗？或者模仿你怀抱一堆快递包裹进门的样子？

受限于刚性材料，这些人形机器人的运动能力也受到极大限制。

嗯.......它们做不到。这些钢铁战士的工作方式未能跳脱传统大型工业机器人的窠臼——用一双“手（末端执行器）”干活，虽然常见但也非常低效。

有什么办法能让大家做事更高效呢？想想我们平时是如何创造性地动用全身部位，像杂技演员一样应对各种情况的吧。

比如，怀抱一堆快递来到楼下，好不容易腾出一只手打开门禁，但门只开了一条细缝。你会用手肘将门推开一些、用胸部、肚子稳住快递盒子。同时，还会用臀部顶住门，慢慢将身体转进门里。

最近大家开始收拾冬季衣物，举起、移动收纳箱时是否也熟练使用了胸部、手臂和其他身体部位？

从人类形态中汲取灵感或许是明智的——柔软有力的皮肤以及贴近身体进行操作，可以帮助我们用更少的力气搬运更重的物体。这也启发了位于加利福尼亚州洛斯阿尔托斯的丰田研究所研发出一种柔软的人形机器人 Punyo。

漫画中的机器人生动再现了人类完成不同日常任务的身体方式。

日语里，Punyo 是指柔软、可爱和有弹性的东西。目前，这位“软妹子”还没有腿，算不上严格意义上的人形机器人。不过，它不怕大面积地接触物体，虽然还不完全擅长用“整个身体”进行操作，但已经会用胸部、手臂和肩膀来做很多事情，许多动作看起来更像人类。

在这些远程操作的演示中，Punyo 用它的手臂和胸部抓住和握住的东西比它只用手所能抓住的更多。

Punyo 的“爪子”不是传统的夹具，而是由单个高摩擦力的乳胶气泡组成，内部装有摄像头，透过观察变形来估计力。它身着一件“毛衣”，主要由抓力强的柔软材料制成，除了为坚硬的金属骨架提供一层柔软覆盖物，“毛衣”上还装有触觉传感器，帮助机器人准确感知它所拥抱的物品。

Punyo 的手臂设计也很特别，嵌入了一系列充气囊——从肩部延伸到手腕，赋予手臂额外的柔软性。这些充气囊排列形成了一个阵列，总共有 13 个，每个充气囊都可以单独控制其内部的压力，通过调节压力改变充气囊的刚度，进而改变手臂相应部位的刚度。

比如，当机器人需要更大力量和支撑时，可以增加充气囊压力使手臂更加坚硬。而当机器人需要更好的柔顺性和适应性时，可以降低充气囊压力。这种设计进一步增强了 Punyo 在复杂环境中操作的灵活性和鲁棒性。

虽然 Punyo 不是社交机器人，但这些独特的设计让它的拥抱也变得格外舒服和温暖，就像是一位好久不见的亲密朋友长时间抱着你，让人不想放手。

虽然 Punyo 被认为是一个软性机器人，但柔软的背后是两个“硬”机器人手臂、一个刚性躯干框架和一个腰部执行器，可以说是“刚柔并济”。这个早期概念图并不一定是 Punyo最终样子，但确实强化了这样一种想法：这些解决方案可以帮助未来和现有的人形机器人充分利用其整个身体进行操作，这样的机器人更适合在靠近人类的地方工作。

现在，丰田研究小组的机器人专家正在通过远程操作训练 Punyo 处理许多不同的大型物体。有时，它需要身体前倾将物品抱在胸前，然后向后倾斜将它们抬起。有时，它会施展更有趣的携带技巧，将净水桶扛在肩膀上并保持稳定。Punyo 主要使用两种机器学习方法学习丰富的接触策略，包括扩散策略和实例引导的强化学习。

近半年来，人形机器人呈爆炸性增长。丰田研究所也希望创造一款柔软、能交互、价格实惠、安全、耐用且功能强大的机器人。

Punyo 选择人形外观也是考虑到人形对既有人类空间的适应性。选择双手操作，是认为双手系统更有利于完成购物和准备食物等日常任务。在双臂之间增添胸部，是为了提供更多接触面积，方便搬运更大更笨重的物体。

在他们看来，柔软度似乎是人形机器人在靠近人类地方工作的必要条件，尤其是在商业或家庭环境中，这些环境的互动结构化和可预测性都较低。随着人形机器人的爆炸性增长，应该会有更多机器人使用这种策略——利用整个身体进行操作，毕竟，这样才能释放人形机器人操作笨重物品的潜力。

参考链接

https://medium.com/toyotaresearch/meet-punyo-tris-soft-robot-for-whole-body-manipulation-research-949c934ac3d8

https://spectrum.ieee.org/humanoid-robot-tri-punyo