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一、什么是機器人抓取？

如下圖所示，給定一個物體和手，機器人抓取的基礎問題分為三個：

怎么樣去抓

怎么樣去控制　

怎么樣去操作

按照難度，這三個問題基本是依次遞增的。

1、怎么樣去抓？（Grasp Planning）

這個問題基本是一群大牛一開始就研究的問題，包括Salisbury，Mason，Cutkosky，Khatib 等等。大家研究來研究去，就是想知道：給定一個物體，給定一個任務，給定一個手，這個手該怎么去抓這個物體才是最好的？這個方向的最著名的結果算是force－closure了， 在很長時間基本相當于控制里面的穩定性的重要性了。我在讀博士前兩年，基本也是做這個，當時帶我的博士后Sahar在這個方向做得相當不錯，不過她轉行搞金融去了。最近這個方向基本就是往與Learning結合的套路上走，可以參考Sergey Levine在Google時的工作。

2、怎么樣去控制？（Grasp Control）

這個問題就是研究力控，包括手指末端的力控，觸覺控制等，剛度控制，阻抗控制等等。很長一段時間，大家都在試圖計算什么樣的手指抓取力才是最優的（話說當年開始讀碩士時，第一個給我郵寄紙質論文的Imin Kao 教授就是做抓取的剛度控制的）。這里面以Martin Buss和李澤湘老師組的工作最為著名，將一個非線性優化問題轉化成一個線性矩陣不等式問題，基本在幾十毫秒左右可以得到優化結果。最近的這個方面的最好的工作應該算是DLR出來的object－level impedance control（IJRR）了（文章第一作者Wimbock也轉行了）。現在還堅守在這個方向的主要就是幾個日本教授了，包括我的合作者Kenji。話說Kenji的老板Arimoto教授，退休后才開始搞機器人抓取的，還出了本書。他屬于上古大神級別，現在很少有人知道，IROS 2016他的生日聚會也相當高端，可以感受下（2006 International Symposium on Advanced Robotics and Machine Intelligence）。

3、怎么樣去操作？（Dexterous Manipulation）

其中最后一個問題的dexterous manipulation（靈巧操作），已經很多年沒有什么好的進展了，現在也很少有人去碰這個問題了。Cutkosky的博士論文是搞這個，后來還搞了幾年，再后來把實驗室名字都換了，算是轉方向了。Peter Allen 組以前有個博士后搞這個，后來好像是潛水掛了，很是遺憾。最近的soft robotics火了，這個方向好像有了新的轉機，Oliver Broc也開始做這個方向了。

二、為什么機器人抓取重要？

如下圖所示，機器人抓取的研究涉及到很多方面，包括機械，控制，計算機，人工智能等等。很多時候，機器人抓取是一個很好的最小研究例子（minimal example），來支撐各個方向的研究。其次，機器人抓取中的研究內容，特別是靈巧性和交互性，能夠對其他很多相關的研究起到作用，下面的第二張圖就說明了這一點。另外，抓取也是機器人走進真實世界必不可少的功能，手對人類是如此重要，我們當然希望賦予機器人同樣的功能。