不满足于宜家家具?MIT木工AI机器人,低成本打造定制化家具

每一年都有数以千计的木工在切割木板的时候受伤。

用手扶着木板往电锯那送的时候,手指离电锯很近,看着都心悸。

为了把这种危险系数降到最低,MIT的计算机科学与人工智能实验室CSAIL研发了一种自动切割的机器,AutoSaw,帮助没有木工相关经验的普通人轻松切割出各种形状的木材,并在AutoSaw系统的指导下,DIY组装成个性化的家具。

AutoSaw,自动切割机器

相关论文已被5月的机器人及自动化国际会议录取。共同作者有Lipton,Rus,和PhD学生Adriana Schulz,MIT教授Wojciech Matusik,PhD学生Andrew Spielberg,和本科生Luis Trueba。

用户可以在这套系统上,选出木匠提前设计好的家具模板,家具可以是椅子、桌子、或者别的。

MIT这个研究团队还提到,这套机器最后可用到甲板或拱门切割类似的巨型木头项目上。

“如果要造一个甲板,就不得不涉及到大块的木头的定尺切割(cut to length)。而大型木材的切割,一般都得在现场完成。”这篇论文的领衔作者Jeffrey Lipton,CSAIL的博士后谈到,“把手放在电锯旁边,都得面临受伤的风险。所以我们希望能做出个自动切割木材的机器人。”

这套木材自动切割系统可以定制出满足各种小空间房型的家具。

比方说,这套系统可以帮用户裁出合适的尺寸,正好能填满L型卧室的,或者为微型厨房量身打造的小饭桌。

“现在机器人已经广泛应用于大型制造业,有AI赋能之后,机器人可以更加高效定制化地生产出个性化的产品,释放生产力。”CSAIL老大兼这篇论文的共同作者Daniela Rus说。“自动切割机器AutoSaw,让定制家具触手可及。”

自动切割是怎么实现的?

对于木工来说,软件协助家具的制作方式并不罕见。

用电脑进行精细操控,这样机器裁切出来的实物,和设计图纸上的尺寸毫厘不差。精细度特别理想。

不过,通常来说,这类高精度的切割工具,体积庞大,不好挪。用户很难接触到这类工具。

所以,尽管意外受伤风险高,很多木工只能继续用木锯这些便宜好用又好带的工具。

AutoSaw内含有专业级别的设计知识,以及配套切割机器人来专门搞定切割工作。

现在用CAD系统On Shape,用户可以定制化符合自己家尺寸的家具,包括家具的坚固程度和美学设计。

一旦设计稿成型,会发送给机器人指定切割哪些部位。

在切割大型木材的同时,研发团队用了人体动作跟踪软件,以及小型的可移动机器人。这样就可以克服大型机械臂的缺点,不需要占用太大的空间,成本也低得多。

具体来讲,研发团队改装了Roomba,给Roomba带个电锯,就可以切割出任意形状的木材。然后用两个Kuja youBots(可以移动的举重器械臂)举起要削的木段,放在工作台上就可以劈断。

劈柴现场展示

“我们还特地给机械臂样加了柔软的材质握住木材,增加灵活性,像真实的人类木工那样。”Lipton说,“这意味着我们可以更加精准地操控这些工具,以取代之前死板僵硬的机械臂。”

在机器完成切割工作后,用户可以根据AutoSaw系统的安装指引,一步一步组装家具。

普及个性化的家具

在测试这套系统的时候,所造的椅子、棚子、甲板效果都不错。甚至在精度上,可以媲美人类木匠。

哥伦比亚大学机械工程及数据科学教授Hod Lipton说,“现在AI在很多领域做得太出色了,比如围棋,作曲。不过要造出一套能在不定型的物理环境下有完美工作表现的AI系统还是比较难的,现在MIT尝试出来了,这是非常了不起的进步。”

目前为止,AutoSaw还停留在研究阶段,只是内部科研用的系统平台。在未来,该研发团队会进一步探究怎么完成比切割更复杂的任务,比如钻孔和黏合。

“我们的目标,是想普及定制化的家具。”Schulz说,“等到这套工具面向市场时,也许用户的家具选择不用再局限于宜家了,他们可以根据自己房子的大小来订制家具。”

领衔作者Adriana Schulz

这个项目由国家科学基金会提供资金支持。

最后,附论文链接, http://t.cn/REiIDax

& 编译来源, http://news.mit.edu/2018/custom-carpentry-help-robots-autosaw-0228

原文发布于微信公众号 - 量子位(QbitAI)

原文发表时间:2018-03-01

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