我腦洞大開,讓機器人來給我剪頭髮

愛範兒 於 23/07/2020 發表 收藏文章

引用孤身一人,又不想出門找理髮店怎麼辦,YouTube 視頻博主 Shane Wighton 又整出了新活。

疫情期間,不敢出門找 Tony 老師理髮?

有人會選擇在家理髮,但是需要一套理髮工具和一位心靈手巧的家人。

那獨居青年怎麼辦呢?

有人似乎看到了這個需求。YouTube 博主、在家手工愛好者 Shane Wighton 表示,他已經開發出了一款理髮機器人,雖然沒有「洗吹」服務,但至少能夠解燃眉之急。


對於機器人來説,可能很難和人類理髮師一般,將理髮技巧了然於胸。在最初的版本中,機器人時常翻車:

▲ 這樣腦袋怕是保不住了

Wighton 花了很多時間去解決了這些程序錯誤,然而最擔心的事情還是發生了,機器人無法像 Tony 老師那麼靈活,它會扯到頭髮:


‍經過一番努力,Wighton 終於解決了大部分問題,幫自己剪了一個還算看得過去的髮型。

和 Tony 老師比較像的是,這位機器人理髮師還會附贈聊天服務,跟你聊聊天氣什麼的。

在視頻中,Shane Wighton 詳細介紹了自己開發這個剪髮機器人的經歷,我們一起來看一下。

機器人理髮,技術含量很高

在視頻中,Shane Wighton 詳細介紹了自己開發這個剪髮機器人的經歷。

回想一下我們在理髮店剪頭髮的過程。首先,理髮師會將你的頭髮分成幾個象限,然後逐一下手。

這個分頭髮的過程一般是用梳子完成的,因此 Wighton 很自然地想到讓機器人握住兩把梳子:


‍但問題是,這個操作很難藉助攝像頭觀察。在折騰了一陣兒攝像頭問題之後,Wighton 選擇了放棄,換了一個更省事的方法,用一個有吸力的塑料管把要剪的頭髮吸起來:

▲ 這個塑料管看上去很像從吸塵器上拆下來的。‍

這樣一來,頭髮就能立在那裏乖乖等着剪刀,而且剪下來的頭髮也不會到處亂掉了。確認這個方法奏效之後,Wighton 將其安在了機器人上。

Wighton 介紹稱,這個剪頭髮用的機器人頭部總共三個伺服裝置:一個類似於人的手指,用來夾住要剪的頭髮;一個用來控制剪刀移動;最後一個用來操作剪刀剪頭髮。


‍‍‍整個裝置運行起來是這樣的:位於最上方的「吸管」將頭髮吸起來立住→機械「手指」過來把頭髮夾住→安在一旁的剪刀湊過來剪:


走到這裏,剪頭髮的基本動作算是完成了,接下來就是想辦法讓這個機器人上下左右前後自由移動。因此,除了可伸縮、升降的機械臂之外,Wighton 還給這個機器人配了一個環形滑軌:

▲ 配上人頭,感覺像一種刑具

此外,為了讓剪刀能夠調整角度,Wighton 又加了一個旋轉裝置。

剪的過程中還有一個問題:人的頭會動。那麼,怎麼讓機器人確定你的頭在哪兒呢?Wighton 想到了用深度攝像頭,也就是靠人臉識別 + 深度數據確定人頭在 3D 空間中的位置。


‍但這個方法的缺點在於:攝像頭總是被其他設備擋住。‍


這個問題或許可以解決,但 Wighton 認為,如果非要讓攝像頭來做這項工作,軟件將變得非常複雜。於是,他另闢蹊徑,給最前面的「手指」裝了個開關:


這個開關有什麼用呢?我們觀察到,在機械臂移動的時候,這個開關將是最先碰到人頭部的裝置。因此,Wighton 將其設置為:一旦該開關碰到人,機械臂就會後退一些,確保安全。


接下來就是確定剪什麼髮型的問題了,畢竟這不是剪羊毛。

在程序員的世界裏,一切都是參數化的,髮型也不例外。為了讓機器人理解人類的髮型,Wighton 進行了 3D 建模,用顏色的深淺表示頭髮的長度,即顏色越深頭髮越長:

▲ 雖然看起來像是個禿頂的髮型,但機器人不會這麼認為

此外,為了讓機器人知道剪髮的角度(比如劉海應該橫着剪,耳邊周圍的頭髮要沿着耳朵剪),Wighton 也在 3D 模型上進行了標註。

這些工作都完成之後,Wighton 將建好的 3D 模型導入機器人。後者會根據該模型制定剪髮計劃,然後逐步執行。整個剪髮的過程讓人捏了把汗:


另外,由於代碼 bug,原先 15 分鐘就能完成的剪髮過程硬是被拉長到 1 個小時,求博主心理陰影面積。

和以往一樣,在製作整個機器人的過程中,Wighton 動用了他的等離子切割機等燒錢裝備:


這次的成果再次證明了,Wighton 果然是「有錢、有閒、有知識」。

如果是你,你會用嗎?

拿着剪刀的機器人套在頭上,乍看起來有點嚇人,不知道會有多少人願意讓它來給自己剪頭髮。

不過這裏還有一些讓人安心的理由,説到理髮機器人的發明者 Shane Wighton,應該是一個挺靠譜的技術宅,前不久他設計的 「百發百中」籃板也曾經在社交網絡上吸引了眾人的關注。

這個使用機器人技術和計算機視覺算法的智能籃板,可以根據投來籃球的方向自動調整角度,讓你隨便一扔都是三分球,既然機器人可以做到如此精準,剪個頭髮應該還是 ok 的。


Shane Wighton 畢業於北卡羅來納大學夏洛特分校,獲得了機械工程學士學位和計算機科學碩士學位。他目前在 3D 打印技術開發商和製造商 Formlabs 公司擔任首席工程師,熱愛製作各種新奇的玩意。曾發表專利:Additive fabrication support structures(增材製造支持結構)。

也許是疫情期間在家辦公讓 Wighton 覺得有空實現一些腦中存在的構想,他於 2020 年 3 月開通了自己的 YouTube 頻道,短短四個月已經收穫了超過 28 萬訂閲者。

本文來自「機器之心」(ID:almosthuman2014),愛範兒經授權發佈。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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