机器人“拜师”苏绣!最细的活,最硬的考题

  智东西

  作者刘俐杉

  编辑许丽思

  一、在苏绣的一针一线中,考验灵巧手的综合能力

  二、从劈丝到合绣,灵巧手如何学习苏绣三、学习苏绣,不只是让灵巧手多一门手艺结语:做最细的活,是灵巧手走向现实落地的必经路

  听说机器人甚至已经学会刺绣了?

  如果让机器人搬运重物、抓取零件,你可能早已见怪不怪,让它搭积木、夹豆子、拧瓶盖,也已经不算什么新鲜事了。

  但今天上午,临界点发布的一段视频,让灵巧手的“手上功夫”又往前了一步。

  镜头里,灵巧手捏着一枚绣花针,将细线穿过针孔,随着针尖的起落,手指在丝线中穿梭。直至镜头拉近,你还会看到灵巧手面对一幅苏绣,与苏绣老师配合完成合绣。更加值得注意的是,整段视频均为实拍,没有加入任何 CG 动画。

  智东西 9 月 30 日报道,今天,临界点(AGILINK)旗舰灵巧手 OmniHand 3 Ultra 开始向苏绣传承人拜师学艺,上绷、劈丝、穿针、捻线、挑线、合绣……一整套高度依赖手指配合、力度控制的精细传统工艺,被搬入了机器人灵巧手的课堂。

  这项技艺对于熟练的苏绣老师来说,是日复一日练出来的手上功夫,对于普通人来说,那是一项需要高度集中注意力的精细活,但对于机器人而言,它不仅要拿稳针线,还要控制好力度和位置,更要在一个动作结束后,准确衔接下一个动作。

  镜头里看到的是一针一线,镜头外考验的却是灵巧手处理真实世界细微变化的能力。

  苏绣,正在给灵巧手上一堂不一样的课。

  最难的考题往往是最细的活。

  苏绣真正难的地方,不只是“东西小”。丝线和绸面本身细小柔软,连人手都要小心处理。机器人不能把它“抓死”,否则材料状态就变了,但也不能抓得太松,它必须在稳稳拿住的同时,完成穿针、引线等一连串细微动作。

  从具体的操作来看,嵌绳,需用指尖捏住细绳;卷轴,要整只手掌压平绸面;上绷扇,靠虎口撑开扇面;穿绷绳,以指腹夹线穿过一排小孔。

  看起来只是几个简单的动作,实际上,对于灵巧手而言,从指尖到掌心,每一个部位都需要参与,并且不同的手指承担着不同的任务。

  由此看来,此次的考题考验的是灵巧手的综合控制能力:多指独立运动、力度控制、精细微调,以及对接触状态的持续感知。

  此次“拜师学艺”的主角正是临界点的旗舰灵巧手,OmniHand 3 Ultra。

  OmniHand 3 Ultra 采用接近真实人手的尺寸比例,拥有 21 个主动自由度,并采用全直驱传动。

  这些能力与苏绣的操作要求恰好一一对应,21 个主动自由度意味着能够独立完成更多的手指动作;接近真实人手的比例,让灵巧手能够更轻松地形成与传统手工艺相近的操作姿态;而全直驱则为手指的精细操作控制提供了硬件基础。

  此外,触觉也是灵巧手要完成苏绣这类任务的另一关键能力。该灵巧手配备了指尖视触觉传感器,以及覆盖指尖、指腹到掌面的全手触觉,让机器人不只是“看见”丝线,还可以知道手指与材料接触后发生了什么,是否有捏住针线、力度是否合适、针线的位置是否发生偏移……

  尤其面对柔性材料,材料会随着接触与施力发生变化,机器人的动作也需要随之改变。而苏绣这一任务正是将灵巧手的自由度、触觉能力放在真实的精细操作中进行验证。

  真正进入苏绣后,最直观的变化是,灵巧手面对的每一个动作都开始变得“有条件”。

  比如劈丝。一根线并不是简单地“一分为二”,而是要经过一劈二、二劈四、四劈八、八劈十六。线股越来越细之后,各股之间的张力和位置会互相影响,前一次劈丝形成的状态,又会决定下一次应该怎么操作。

  在这一过程中,OmniHand 3 Ultra 自己完成了前两三次操作,后续则由苏绣老师通过示范以及人机协作的方式,一起完成后续操作。这也让此次“拜师”有了更具体的含义,机器人不是单纯观看一段演示,而是在真实操作中学习和配合。

  穿针则是另一种难题。绣花针针孔不过 0.15 毫米,机器人要在极小空间里完成对准,再将线送入并牵引,同时还要应对手、针和线之间持续变化的牵引力,这对实时力控提出极高要求。

  捻线和挑线又进一步考验动态控制。与指尖之间的点接触相比,指腹是面接触,会发生形变,而这种形变又会影响针的位置。因此,两个指腹不仅要控制力度,还要同步控制位置,而且要尽可能保证每一次动作的一致性。

  挑线时,部分手指需要完成动作,其他手指则要保持稳定;相关操作还结合前期遥操作数据和强化学习优化策略。

  到了合绣,问题进一步变成了连续动作之间如何衔接。前一针形成的状态会成为后一针的操作条件,一次操作结束后,机器人还需要为下一次操作留下合适的位置和余量,当出现操作、定位等偏差时,还需要依靠指尖的精细操作进行调整适应。

  这样看来,苏绣的难度真正在于它同时叠加了柔性材料、微小尺度、多指协同、动态力控和连续操作等多个要求。

  也正因如此,苏绣与搬运重物、夹豆子等操作对象相对稳定的机器人任务存在明显差异,机器人面对的是一连串相互影响的精细操作。

  对于临界点而言,让 OmniHand 3 Ultra 学习苏绣,显然不只是为了让灵巧手多掌握一项传统技艺。

  苏绣提供的更像是一套考题。其中很多动作,很难简单拆解成一条固定轨迹。针、线、绸面都在随着操作不断变化,机器人需要根据当下的接触状态,持续调整手指的位置和力度。这种能力正是机器人处理真实世界复杂操作时所需要的。

  因此,苏绣这一任务背后真正的价值在于,灵巧手能否通过这样的任务,学会人手处理细小柔软还易形变的物体的方式。

  除了学习以外,这类任务还给灵巧手提供了一个更加集中、复杂的验证场景。自由度能否支撑完成任务、触觉能否及时反馈、手指的协调度如何、多个动作能否无缝衔接……这些能力指标都能在苏绣这一套足够复杂的任务中得到检验。

  但若觉得这些能力只能用在苏绣上,那就大错特错了。

  无论是在家庭场景中对衣物、线束等柔性物体的整理和操作,还是在工业场景中,拧螺丝、零部件装配、精密抓取等精细任务,都需要机器人根据物体状态不断调整动作。

  因此,苏绣本身也许并不是临界点认为灵巧手最终要进入的应用场景,但在苏绣中验证出的感知、触觉、控制能力,却可以迁移到更多的场景中。

  一根丝线、一枚绣花针,到一整套苏绣动作,临界点让灵巧手学习的,看上去只是一门传统手艺,深究到底,这其实是在验证机器人能否真正掌握人手处理复杂对象的方式。

  对于人来说,很多动作经过长期练习后已成为习惯,但对于机器人来说,每一个细微动作,都需要实时获取信息、判断变化,并做出相应调整。

  这也是灵巧手不断走向真实世界必须补上的一课。真正困难的任务是它在面对材料和环境变化的同时,是否能够把一连串的细微动作稳定地做好。

  苏绣只是其中一个场景,未来灵巧手能否向人手学习,将从复杂人手动作中习得的能力,迁移至更多样的任务,仍需经过更多真实场景的验证。

  这场从“手”开始的具身智能落地竞赛,才刚刚开始。