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pos機(jī)軌道采集器9
機(jī)器之心報(bào)道
機(jī)器之心編輯部
全球范圍內(nèi)首次全程云端開展，主辦方希望將比賽打造成「機(jī)器人抓取技術(shù)領(lǐng)域的 ImageNet」。
日前，由阿里巴巴聯(lián)合主辦的全球首個(gè)機(jī)器人抓取云競(jìng)賽落幕，59 個(gè)頂級(jí)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過角逐，最終華中科技大學(xué)奪冠。
機(jī)器人抓取一直以來都被認(rèn)為是機(jī)器人領(lǐng)域中的典型任務(wù)，其實(shí)際應(yīng)用面廣、但需要復(fù)雜的研究過程并實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化。
近年來，這一領(lǐng)域的研究有非常大的突破。目前主流服務(wù)機(jī)器人的全自動(dòng)行駛功能解決的是移動(dòng)問題，只有配置了機(jī)械臂，才能執(zhí)行更復(fù)雜、更貼近人類需求的任務(wù)。
其中的一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景就是機(jī)房運(yùn)維：阿里巴巴達(dá)摩院人工智能實(shí)驗(yàn)室與阿里云基礎(chǔ)設(shè)施部門聯(lián)合開發(fā)了全球首個(gè)可以在數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化運(yùn)維的智能機(jī)器人「天巡」。它的技能是「更換硬盤」：在五分鐘內(nèi)完成故障硬盤的更換，并且全天候 24 小時(shí)執(zhí)行機(jī)房自動(dòng)巡檢和故障硬盤更換工作。
當(dāng)然，運(yùn)行這樣一套系統(tǒng)需要很強(qiáng)的綜合技術(shù)實(shí)力，包括軟件開發(fā)、感知算法、機(jī)械臂 / 執(zhí)行器控制算法、模擬器等一系列技術(shù)能力。如何在充滿不確定性的復(fù)雜場(chǎng)景內(nèi)生成有效的機(jī)械臂控制軌跡，并成功抓取未知形狀的物體是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的工作。
這需要全球?qū)W界和業(yè)界共同探索。在 10 月 24 舉行的 IROS 2020 上，OCRTOC 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽應(yīng)運(yùn)而生。
它是世界首次機(jī)器人抓取云競(jìng)賽，由阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)、加州大學(xué)圣地亞哥分校、伍斯特理工學(xué)院、德國(guó)航空航天中心、加拿大西蒙菲沙大學(xué)等共同舉辦。
最終，共計(jì) 59 支隊(duì)伍報(bào)名參加了競(jìng)賽，包括清華大學(xué)、香港科技大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、印度理工學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)。
他們想打造「機(jī)器人抓取技術(shù)領(lǐng)域的 ImageNet」
這項(xiàng)競(jìng)賽聚焦機(jī)器人抓取能力以及桌面物品整理的應(yīng)用場(chǎng)景，旨在成為「機(jī)器人抓取技術(shù)領(lǐng)域的 ImageNet」。
競(jìng)賽官網(wǎng)：http://www.ocrtoc.org/#/
OCRTOC 競(jìng)賽獲得了國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)兩大技術(shù)委員會(huì)的大力支持（IEEE RAS Technical Committee on Robotic Hands, Grasping and Manipulation 以及 IEEE RAS Technical Committee on Mobile Manipulation），并成為國(guó)際機(jī)器人頂會(huì) IROS 2020 的正式官方賽事。競(jìng)賽由阿里云天池平臺(tái)提供云上競(jìng)賽環(huán)境，并鏈接開發(fā)者深度參與，高質(zhì)量運(yùn)作。
云端競(jìng)賽 OCRTOC，包含這些任務(wù)
OCRTOC 競(jìng)賽的主要任務(wù)是整理物體：參賽者會(huì)拿到一個(gè)包含 5 至 10 個(gè)物體的清單，以及每個(gè)物體被期望放置的位置和姿態(tài)；參賽者需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，正確識(shí)別出需要被抓取的物體，將其移動(dòng)到指定位置，并按照指定的姿態(tài)擺放物體。根據(jù)物體的數(shù)量和放置要求，任務(wù)一共分為 5 個(gè)難度等級(jí)，主辦方為每個(gè)等級(jí)提供了數(shù)百個(gè)模擬器場(chǎng)景供參賽者練習(xí)。
競(jìng)賽全程采用云上模式開展，分為仿真階段和真機(jī)階段兩部分，阿里云天池平臺(tái)為競(jìng)賽的仿真階段提供了提交系統(tǒng)和計(jì)算資源，競(jìng)賽的真機(jī)階段在阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室提供的多套標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)上進(jìn)行。
在仿真階段，主辦方提供了 Gazebo 與 Sapien 兩種仿真器來模擬真實(shí)環(huán)境，參賽團(tuán)隊(duì)可以在任一仿真器中開發(fā)自己的參賽方案，并在仿真階段末尾將參賽方案提交到天池平臺(tái)。仿真階段中取得優(yōu)異成績(jī)的團(tuán)隊(duì)將被邀請(qǐng)進(jìn)入真機(jī)階段。
在真機(jī)階段，主辦方提供了多套標(biāo)準(zhǔn)化硬件設(shè)備，并為每個(gè)參賽團(tuán)隊(duì)提供遠(yuǎn)程調(diào)試時(shí)間。參賽團(tuán)隊(duì)可以在主辦方工作人員的協(xié)助下，在標(biāo)準(zhǔn)化的硬件平臺(tái)上遠(yuǎn)程調(diào)試他們的參賽方案。真機(jī)階段結(jié)束后，由主辦方使用一組相同的任務(wù)評(píng)價(jià)各個(gè)團(tuán)隊(duì)的解決方案并決出前三名。
與傳統(tǒng)的單任務(wù)競(jìng)賽不同，OCRTOC 競(jìng)賽需要多個(gè)算法模塊共同協(xié)作才能得到好的結(jié)果，在實(shí)際應(yīng)用方面的參考性很強(qiáng)。在評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)置上，主辦方直接評(píng)估最終物體姿態(tài)和目標(biāo)姿態(tài)之間的偏差。
總體來看，參賽團(tuán)隊(duì)的解決方案基本按照「采集數(shù)據(jù)、識(shí)別物體、抓取位姿生成」的邏輯主線，技術(shù)模塊主要分為「感知」與「規(guī)劃控制」。
「感知模塊」負(fù)責(zé)識(shí)別要抓取的物體并生成抓取位姿，主要方法有三類：
第一類：直接對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)做分割，聚類，通過 KNN 等算法對(duì)物體進(jìn)行分類，再利用一些二指夾爪的抓取點(diǎn)生成算法繼續(xù)處理；
第二類：利用深度學(xué)習(xí)的算法獲取物體的 6D Pose，例如 PVN3D、PoseCNN 等算法，再利用一些二指夾爪的抓取點(diǎn)生成算法繼續(xù)處理；
第三類：利用一些 End-to-End 的方法直接從圖像生成抓取點(diǎn)，例如 GQ-CNN 等算法。
「規(guī)劃控制模塊」，參賽者主要的方案有兩類。一類是使用 Moive-It 做規(guī)劃控制，另外一類是直接使用 UR 的 pos_traj_controller 做規(guī)劃控制。
華科奪冠，港科大、清華團(tuán)隊(duì)位列第二、第三
經(jīng)過兩個(gè)多月的激烈角逐，三名獲勝者脫穎而出，分別是來自華中科技大學(xué)的 iRobotCNC 團(tuán)隊(duì)、來自香港科技大學(xué)的 PHAI_robotics 團(tuán)隊(duì)和來自清華大學(xué)的 THU-ROBOT 團(tuán)隊(duì)。
為什么要舉辦這一次的機(jī)器人桌面物品整理云競(jìng)賽？對(duì)于活動(dòng)主辦方阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室來說，舉辦競(jìng)賽的其中一個(gè)目標(biāo)是將整套技術(shù)方案能應(yīng)用在實(shí)際場(chǎng)景中。
阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要涵蓋定位及建圖、視覺感知、導(dǎo)航及規(guī)劃、硬件設(shè)計(jì)、云端一體化工程配套研發(fā)五個(gè)方面，除了天巡機(jī)器人之外，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在多個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景落地了機(jī)器人技術(shù)，比如阿里巴巴未來酒店（菲住不渴）的酒店配送機(jī)器人，以及負(fù)責(zé)住宅小區(qū)的物流小車等。
OCRTOC 組委會(huì)主席、阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人譚平教授介紹道：「機(jī)器人是人工智能的終極應(yīng)用場(chǎng)景。最近在學(xué)術(shù)界大家也越來越受關(guān)注embodied AI（實(shí)體化的人工智能）。我們希望通過競(jìng)賽的方式來吸引更多的人投入到這個(gè)方向的研究中來。
OCRTOC 競(jìng)賽是全球范圍內(nèi)首個(gè)全程云端開展的機(jī)器人抓取大賽。本項(xiàng)賽事聚焦機(jī)器人抓取能力以及桌面物品整理的應(yīng)用場(chǎng)景，提供標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和競(jìng)賽任務(wù)，公平地橫向比較各參賽團(tuán)隊(duì)的算法水平。阿里云天池平臺(tái)為本次大賽提供了云競(jìng)賽支持平臺(tái)，參賽者即使沒有機(jī)器人硬件也可以參賽，這為廣大科研工作者提供了便利的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。借此，大賽主辦方希望通過降低該領(lǐng)域的硬件門檻來鼓勵(lì)更多的科研工作者投入到該領(lǐng)域的研究工作中，從而推進(jìn)整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?！?/p>
參賽方案地址：
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