最近兩天參觀了華為的自動化工廠，了解到機(jī)器人抓取在工業(yè)中的應(yīng)用以及未來的前景，備受鼓舞。作為一個搞機(jī)器人抓取（grasping）接近八年的老grasper，覺得還是可以寫寫機(jī)器人抓取的前世今生的。也希望更多對此感興趣的朋友不要覺得機(jī)器人抓取沒有前途，前路還遠(yuǎn)著呢！
話說當(dāng)年斯坦福1980年前后做出第一個用于pick-and-place的機(jī)器人臂后（忘記名字了），只用了一個二指夾具（gripper），好像只有一個抓取木塊并且堆積在一起的視頻。與此同時，MITSalisbury和人搞出了JPL手，像下面的圖片中，可以通過牛逼的代碼能力（hacking）讓三個手指轉(zhuǎn)動這個長方體木塊。
但是，hacking歸hacking（這個詞實在是不知道怎么翻譯合適），還是有人提煉出了一個科學(xué)問題：給定一個已知或者未知物體，如何選擇最優(yōu)的抓取點，施加合適的力使得物體能夠?qū)崿F(xiàn)期望的行為？（見下圖）。這些期望的行為，包括保持穩(wěn)定，機(jī)器人維修，做一些動作，或者是任務(wù)。
從此，開啟了grasping長達(dá)30年的灌水生涯，每次ICRA,IROS上（機(jī)器人主流會議），都有一個關(guān)于grasping的單獨部分（session）。最開始這個領(lǐng)域一個主要方向是研究這個問題的數(shù)學(xué)形式，包括各種抓取約束與目標(biāo)函數(shù)，涉及領(lǐng)域包含分析，規(guī)劃與控制，見下圖。直到李澤湘教授的寫了本集大成的機(jī)器人操作數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的教材，這類研究才慢慢不那么熱。這一方向我自己一般叫他們數(shù)學(xué)分析派，目前還是十分活躍。也不知道是什么原因，很多中國學(xué)生在這個方向。
從另外一個方面，很多人也做了各種機(jī)器人手的硬件設(shè)計，試圖從硬件上來結(jié)局這個問題。這個方向最開始是MIT的salisbury做，也就是后來的Barretthand。后來慢慢研究重鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移到歐洲，DLR的劉宏老師做出了更靈巧的DLRhand，目前的版本也是越來越好。當(dāng)然日本人與此同時也研究了幾個靈巧手，包括Gifuhand。這些手的一個核心特點就是為了高大上的靈巧，不惜成本，從而導(dǎo)致每個手的價格都是十分高昂，庫卡機(jī)器人驅(qū)動器維修，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械臂的價格。Gifuhand的售價基本接近百萬了。另外一個特點就是由于在很小的空間做了大量的復(fù)雜集成，整個系統(tǒng)通常不是很穩(wěn)健，使用起來需要比較小心。
硬件的改進(jìn)最近隨著耶魯?shù)膭?chuàng)意和比薩大學(xué)的轉(zhuǎn)型，各種便宜的機(jī)械手開始出現(xiàn)，下面就是一個自由的3D打印手，但是意大利人還是將它賣出了六萬元。這要是放在國內(nèi)，也就是個玩具了。
硬件的升級帶來了各種手上用的傳感器的改進(jìn)，手上的比較特殊的就是觸覺傳感器了。各種手指末端的觸覺傳感器和整個手掌上的觸覺傳感器（比如TexScan）也紛紛產(chǎn)生。這些傳感器日本上還是很貴，但是一個難點就是傳感器的模型很難建立，或者說觸覺傳感器不是很容易使用，到底該怎么使用觸覺信息，現(xiàn)在還沒有解決。
說了這么多研究方向的機(jī)器人抓取，在工業(yè)上，大部分的抓取操作還是通過了特殊的裝備解決了，必須傳送帶等運動和分揀裝置。即使要用到抓取，也通常是采用二指夾鉗或者是吸盤。所以才有了第一段的那句IROS經(jīng)典名言：Graspingissolved！這個事實其實讓做grasping的人有點尷尬，因為通常大家會覺得這個研究沒有什么實際的價值。不就是手過去合攏，庫卡機(jī)器人驅(qū)動器維修，然后拿物體走了。