卡耐基梅隆大学研发出可以“听音辨物”的机器人

发布时间：2020-08-21 发布者：亚时财经

现有的机器人，大多依靠摄像头或体表感应来进行物品识别并反馈给中枢处理器。这也是人们看到的机器人不是有几个“眼睛”，就是用肢体去感知。虽然人类也是要依靠视觉与触觉来感知事物，但我们同样还拥有听觉。那机器人能否用过听觉来感知呢？卡耐基梅隆大学研究团队近日给出了答案。

（图源：网络）

近日，《机器人技术：科学与系统》杂志发表了一篇研究称，卡内基梅隆大学（CMU）机器人研究所的研究人员对声音和机器人动作之间的相互作用进行了大规模的研究，发现声音可以帮助机器人区分物体，识别率能达到79.2%，还能识别使物体发出声音的动作，以及预测物体的物理属性。

项目的研究人员之一莱雷尔·平托（Lerrel Pinto）说，在其他领域的许多初步工作表明，声音可能有用，但并不清楚它在机器人技术中有多有用。为了探究这个问题，研究人员首先创建了一个“倾斜机器人”（Tilt-Bot）。

据介绍，这个“倾斜机器人”由一个方形托盘、一个机械臂和固定装置组成。托盘的四周有挡板，挡板上贴着声波捕捉装置，托盘上方安装有一个摄像头。研究人员将60种常见物体分别放置在托盘上，随着机械臂向随机方向倾斜，物体会撞击挡板并发出声音。

通过“倾斜机器人”，研究人员收集了60种物体的15000组交互记录，每组交互记录都包含声音、动作和视觉数据。利用该机器人收集的数据，研究人员得出了关于声音和机器人动作之间相互作用的三个发现。

第一个发现是，声音可以帮助机器人区分物体。通过建立学习模型，机器人可以通过声音区分60种不同的物体，而且识别准确率达到79.2%；第二个发现是，仅通过一个物体发出的声音，机器人就能判断出这个物体的物理属性，而且产生的误差比仅用视觉进行判断产生的误差低了24%。

最后研究人员还发现，声音还可以帮助机器人用于识别使物体发出声音的动作类型。通过建立模型，机器人只要一听到某一物体的声音，就能预测出使这个物体发出声音的动作，而且产生的误差比只用视觉信息进行识别的机器人低42%。

研究人员声称，这是关于声音和动作之间相互作用的首次大规模研究。他们将把Tilt-Bot数据集公开，为将来在机器人听觉领域的研究提供帮助，扩展声音在机器人中的使用范围。

平托认为，机器人能利用声音提取信息并不奇怪，真正令人兴奋的是，当人们预期它会失败时，它真的就失败了。就像研究人员明白它并不能靠声音分辨颜色一样。不过研究结果是令人鼓舞的。未来机器人将可能配备一根带工具的拐杖，只要用拐杖轻轻敲击，机器人就能识别出想要识别的物体。

值得一提的是，卡耐基梅隆大学的研究人员已经能够教会机器人拾取透明或反光的物体。过程不需要复杂的传感器、大量的训练或人类指导，主要依靠嵌入在机器人手臂上的彩色摄像头即可。这在过去一直是机器人面临的挑战。

责任编辑：Carrick

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