近期，斯坦福研究的全能家務機器人 Mobile ALOHA ［1，2］的相關視頻在網絡上引發了熱議，視頻中 ALOHA 擁有兩只可以協同操作的機械臂，能夠完成許多需要雙手協作的復雜任務，比如烹飪滑蛋蝦仁、倒水并取出藥片、將衣服掛在衣架上等。這些視頻似乎預示著機器人已經能夠代替人類執行絕大多數任務并走入家庭生活中。

　　然而，如果認真閱讀原論文，我們可以發現絕大多數視頻都并非由機器人在自主模式（autonomous mode）下完成，而是由人類通過遙控操作（teleoperation mode）完成的。在純自主模式下，機器人仍然會出現各種失誤，無法完成一些復雜任務。這些失誤也說明了機器人在執行任務，尤其是需要雙臂協同完成的任務時，仍然需要進一步深入研究和探索。

　　與被廣泛研究的單臂操作任務相比，雙臂操作任務需要機器人協調和控制兩只機械臂的運動，以完成特定的操作，比如裝配、拆卸、搬運和操作工具等。雙臂協同操作能使機器人更加接近人類的操作方式，達到更高效精準的執行效果，也適用于更廣泛的應用場景，比如食品烹飪、精密裝配、清潔打掃等各類任務。

　　那么相比單臂操作任務，雙臂任務的研究難度主要體現在哪些方面呢？其中，最主要的難點在于兩個機械臂處理目標對象時的協同工作能力。為了完成指定任務，機器人通常需要同時控制兩只機械臂去操作不同的目標，并保證兩個機械臂的目標操作之間存在高度的配合與協作關系。例如，在裝配任務中，當一只手抓住并固定一個零件作為底座時，另一只手需要抓住另一個零件，將零件轉動至合適的待裝配角度，并最終將零件安裝至底座零件。

　　在這個裝配任務中，我們不僅要求機器人能學會兩個零件之間的對應關系與合適的組裝角度，還要求機器人能準確地將兩個零件對齊并最終合二為一，這就需要機器人的兩個機械臂之間具備高度的協調性。只有雙臂之間能相互配合、協同工作，才能最終使兩個零件在合適的位置以正確的角度被組裝并契合在一起。

　　在保證雙臂處理目標對象時的協同工作能力的基礎上，另一個難點在于雙臂執行任務過程中的路徑規劃和運動控制。每個機械臂的工作空間都是有限的，而且為了能使兩個機械臂可以協作完成任務，兩個機械臂中的工作空間必然存在重疊，因此兩個機械臂在有限工作的空間內存在發生碰撞或者互相干擾的可能性。

　　路徑規劃是指在給定機械臂的起始姿態與操作物體的目標姿態后，確定機械臂從起始到目標狀態的運動軌跡的過程。而運動控制則是指控制機械臂按照規劃的路徑進行運動的過程中，確保機械臂的運動平滑且符合預期。結合更好的路徑規劃和運動控制算法，我們才可以更好地確保兩只機械臂在執行任務與軌跡移動的過程中不會交叉干擾或者碰撞。

　　此外，雙臂任務還存在許多其他挑戰。比如更高的精度要求，因為機械臂本身的操作誤差在雙臂協同操作中會被加倍放大，而雙臂任務通常需要更嚴密的配合，因此需要機械臂能達到更高的準確性。

　　此外，雙臂任務還需要更高效的任務分配算法，因為對于一些復雜任務，需要將其拆分并分配給兩只機械臂，確保它們能夠有效地協同工作，合理的任務分配和協調對于提高效率至關重要。因此，距離雙臂機器人真正應用于日常家庭中，還需要研究人員做出更多努力。

　　審核編輯：黃飛