我脑洞大开,让机器人来给我剪头发

机器之心报道

机器之心编辑部

孤身一人,又不想出门找理发店怎么办,YouTube 视频博主 Shane Wighton 又整出了新活。


我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


疫情期间,不敢出门找 Tony 老师理发?
有人会选择在家理发,但是需要一套理发工具和一位心灵手巧的家人。
那独居青年怎么办呢?
有人似乎看到了这个需求。YouTube 博主、在家手工爱好者 Shane Wighton 表示,他已经开发出了一款理发机器人,虽然没有「洗吹」服务,但至少能够解燃眉之急。


对于机器人来说,可能很难和人类理发师一般,将理发技巧了然于胸。在最初的版本中,机器人时常翻车:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发

‍这样脑袋怕是保不住了。

Wighton 花了很多时间去解决了这些程序错误,然而最担心的事情还是发生了,机器人无法像 Tony 老师那么灵活,它会扯到头发:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


‍经过一番努力,Wighton 终于解决了大部分问题,帮自己剪了一个还算看得过去的发型。

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


和 Tony 老师比较像的是,这位机器人理发师还会附赠聊天服务,跟你聊聊天气什么的。
在视频中,Shane Wighton 详细介绍了自己开发这个剪发机器人的经历,我们一起来看一下。
机器人理发,技术含量很高

在视频中,Shane Wighton 详细介绍了自己开发这个剪发机器人的经历。
回想一下我们在理发店剪头发的过程。首先,理发师会将你的头发分成几个象限,然后逐一下手。
这个分头发的过程一般是用梳子完成的,因此 Wighton 很自然地想到让机器人握住两把梳子:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


‍但问题是,这个操作很难借助摄像头观察。在折腾了一阵儿摄像头问题之后,Wighton 选择了放弃,换了一个更省事的方法,用一个有吸力的塑料管把要剪的头发吸起来:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发

这个塑料管看上去很像从吸尘器上拆下来的。

这样一来,头发就能立在那里乖乖等着剪刀,而且剪下来的头发也不会到处乱掉了。确认这个方法奏效之后,Wighton 将其安在了机器人上。
Wighton 介绍称,这个剪头发用的机器人头部总共三个伺服装置:一个类似于人的手指,用来夹住要剪的头发;一个用来控制剪刀移动;最后一个用来操作剪刀剪头发。

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我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


‍‍‍整个装置运行起来是这样的:位于最上方的「吸管」将头发吸起来立住→机械「手指」过来把头发夹住→安在一旁的剪刀凑过来剪:

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走到这里,剪头发的基本动作算是完成了,接下来就是想办法让这个机器人上下左右前后自由移动。因此,除了可伸缩、升降的机械臂之外,Wighton 还给这个机器人配了一个环形滑轨:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发

‍配上人头,感觉像一种刑具。
此外,为了让剪刀能够调整角度,Wighton 又加了一个旋转装置。
剪的过程中还有一个问题:人的头会动。那么,怎么让机器人确定你的头在哪儿呢?Wighton 想到了用深度摄像头,也就是靠人脸识别 + 深度数据确定人头在 3D 空间中的位置。

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‍但这个方法的缺点在于:摄像头总是被其他设备挡住。

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这个问题或许可以解决,但 Wighton 认为,如果非要让摄像头来做这项工作,软件将变得非常复杂。于是,他另辟蹊径,给最前面的「手指」装了个开关:‍

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


这个开关有什么用呢?我们观察到,在机械臂移动的时候,这个开关将是最先碰到人头部的装置。因此,Wighton 将其设置为:一旦该开关碰到人,机械臂就会后退一些,确保安全。

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


接下来就是确定剪什么发型的问题了,毕竟这不是剪羊毛。
在程序员的世界里,一切都是参数化的,发型也不例外。为了让机器人理解人类的发型,Wighton 进行了 3D 建模,用颜色的深浅表示头发的长度,即颜色越深头发越长:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发

虽然看起来像是个秃顶的发型,但机器人不会这么认为。

此外,为了让机器人知道剪发的角度(比如刘海应该横着剪,耳边周围的头发要沿着耳朵剪),Wighton 也在 3D 模型上进行了标注。
这些工作都完成之后,Wighton 将建好的 3D 模型导入机器人。后者会根据该模型制定剪发计划,然后逐步执行。整个剪发的过程让人捏了把汗:

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另外,由于代码 bug,原先 15 分钟就能完成的剪发过程硬是被拉长到 1 个小时,求博主心理阴影面积。
和以往一样,在制作整个机器人的过程中,Wighton 动用了他的等离子切割机等烧钱装备:

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


这次的成果再次证明了,Wighton 果然是「有钱、有闲、有知识」。
如果是你,你会用吗?
拿着剪刀的机器人套在头上,乍看起来有点吓人,不知道会有多少人愿意让它来给自己剪头发。
不过这里还有一些让人安心的理由,说到理发机器人的发明者 Shane Wighton,应该是一个挺靠谱的技术宅,前不久他设计的「百发百中」篮板也曾经在社交网络上吸引了众人的关注。
这个使用机器人技术和计算机视觉算法的智能篮板,可以根据投来篮球的方向自动调整角度,让你随便一扔都是三分球,既然机器人可以做到如此精准,剪个头发应该还是 ok 的。

我脑洞大开,让机器人来给我剪头发


Shane Wighton 毕业于北卡罗来纳大学夏洛特分校,获得了机械工程学士学位和计算机科学硕士学位。他目前在 3D 打印技术开发商和制造商 Formlabs 公司担任首席工程师,热爱制作各种新奇的玩意。曾发表专利:Additive fabrication support structures(增材制造支持结构)。
也许是疫情期间在家办公让 Wighton 觉得有空实现一些脑中存在的构想,他于 2020 年 3 月开通了自己的 YouTube 频道,短短四个月已经收获了超过 28 万订阅者。
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