丰田研究院新型机器人技术，通过VR可执行85%的相对复杂的人类级任务！
来源 | 机器人大讲堂
原创 | 长安
导读
近日，丰田研究院（Toyota Research Institute，以下简称TRI）研究并推出了一款机器人“舰队学习”系统，并将其首先应用在辅助家用方面。2015年，TRI首席执行官吉尔·普拉特（Gill Pratt）表示，机器人技术爆炸的关键在于云机器人技术和深度学习的结合。这就是所谓的“舰队学习”：使一个机器人能够从人或模拟中学习执行任务，然后与所有其他机器人共享该知识，以便他们可以在新情况下执行任务，那么就可以实现机器人功能呈指数级增长。
让我们先来看一段丰田研究院官方发布的对于最新研究成果机器人“舰队学习”系统的介绍视频：
丰田研究院新型机器人技术
“舰队学习”简单的说，就是让机器人在不断迭代升级的过程中，与其他机器人共享学习成果，使所有机器人共同进步，从原来的单个机器学习升级为现在多个机器共同学习，那么这就导致机器人的学习能力和学习速度大大增强。
机器共享学习图
工业式机械臂进行“舰队学习”
“舰队学习”系统首先应用在辅助家用方面，并成功研发出最新一代家庭保姆机器人，它不仅能够做为一个家庭保姆，干擦地板擦家具的脏活累活，还能够根据你的需求在冰箱为你取回需要的饮品等。
保姆机器人正在拖地
各个家务活都能干
在真实场景中测试是实现舰队学习并确保能够保持机器人可靠性的关键因素。此外，人类教学也是让机器人更加智能可靠的方式，机器人可以通过人类老师学习到执行任务的能力，利用人类的智力和洞察力来指导机器人的身体控制。为了帮助激发机器人“舰队学习”的能力，TRI提出了一项研究挑战，通过VR技术来教导机器人使其能在实际家庭中执行有用的人类级任务。
人类利用VR技术教导机器人
为了解决机器人在家庭环境中面临的多样性，TRI通过人类教导机器人执行具有各种对象的任意任务（如抓取物品、开关门等），而不是通过编程使机器人执行具有特定对象的特定预定义任务。通过这种方式，机器人学会了将所看到的与所学的动作联系起来。当机器人再次看到特定的对象或场景时，即使场景略有变化，它也知道可以对看到的东西采取什么动作。
通过学习后进行冰箱取物
人类老师可以通过机器人的传感器在电脑屏幕前以3D方式看到机器人实时观看的内容。人类老师可以选择不同的行为对机器人进行指导，然后对其进行注释，将场景的各个部分与行为相关联，例如教会如何握住手柄并打开冰箱门。
正在打开冰箱门
对于机器人来说，在家庭环境中进行操作和导航是非常困难。因为每个房屋都是唯一的，具有不同配置的对象的不同组合，而且这些组合可能会随时间变化。机器人自身通过传感器会不断感知周围环境，预测安全路径，然后根据这种理解来制定行走或运行路线。
机器人实时建模导航
预测路线后进行行走
而新的深度学习方法可以直接从视觉输入中计算出低水平的动作，这需要机器人执行任务的大量数据。教学系统只需要了解正在执行的行为相关的周围事物，不需要提前输入对象模型或地图，就可以教导机器人将行为和任意场景、对象和语音命令相关联。目前，TRI的系统可以成功地执行约85％的相对复杂的人类级任务。每个任务由大约45个独立的行为组成。
通过语音命令进行学习
关于机器人“舰队学习”系统的应用场景，据外媒报道，特斯拉电动汽车公司希望其车辆有朝一日能通过“舰队学习”(fleet learning)实现无人驾驶，这种“舰队学习”系统可以轻松地扩展并应用到家庭以外的其他环境。例如可以快速而远程地指导工厂中的工业部门执行重复的制造任务，或者快速调整物流机器人的包裹拣选任务等等。
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