引言
“赋予机器人使用家电的能力，是通向智能生活的重要一步。”北京大学董豪老师在谈及他们团队的最新研究时如是说。从19世纪末爱迪生发明电灯以来，电器的发展和革新不断提升人类的生活水平。如今，电器已经走进千家万户，成为我们的得力助手，与我们的生活密不可分。然而，如何让机器人像人类一样自如地操作这些家电，仍然是一个未解的难题。
北京大学与智元公司联手发布的首个基于说明书的家电操作评测基准，为我们揭开了这一难题的一角。该研究于2024年11月完成，目前已经被CVPR 2025接收并评选为Highlight，第一作者为龙宇星，导师为北京大学董豪老师。这一研究成果的发布，标志着家电操作机器人领域迈出了重要的一步。
研究背景
电器与生活
自19世纪末爱迪生发明电灯以来，电器的发展和革新不断提升人类的生活水平。如今，电器已经走进千家万户，成为我们的得力助手，与我们的生活密不可分。从简单的电灯到复杂的洗衣机、微波炉，电器在我们的日常生活中扮演着不可或缺的角色。
机器人操作的挑战
赋予机器人使用家电的能力具有重要的学术价值和广阔的应用前景。目前在机器人操作领域，一般物体（如刚体和铰接物体）的操作研究已经取得一定进展。但是，现有操作策略主要执行单步原子操作。对于设备（如家电）而言，必须按照正确顺序和方式进行多步操作，才能正确完成高层次任务。
说明书的重要性
参照说明书进行长程操作规划对于家电操作而言十分必要。然而，受限于以下三大挑战，基于说明书的长程家电操作探索几乎处于空白状态：
- 缺乏研究可用的家电说明书和配套数字资产：互联网上的家用电器说明书受到公司的版权保护，难以用于学术研究。此外，这些真实说明书没有对应的家电资产模型，无法满足仿真评测需求。
- 缺乏洞察家电操作问题的评测任务：现有的家电操作评测任务仍然主要集中在对于原子动作能力的评估。
研究内容
研究目标
本研究的目标是构建一个基于说明书的家电操作评测基准，以解决现有操作策略在多步操作中的不足，并为机器人操作家电提供一个可行的解决方案。
研究方法
- 数据收集与处理：研究团队通过合法途径收集了大量家电说明书，并创建了配套的数字资产模型，以满足仿真评测的需求。
- 任务设计：设计了一系列评测任务，涵盖了从简单到复杂的家电操作，以全面评估机器人操作能力。
- 算法开发：开发了一种新的算法，能够根据说明书生成多步操作计划，并通过仿真环境进行验证。
核心贡献
- 首个基于说明书的家电操作评测基准：填补了该领域的空白，为后续研究提供了基础数据和评测标准。
- 多步操作算法：提出了一种能够根据说明书生成多步操作计划的算法，显著提升了机器人操作家电的能力。
- 仿真环境：创建了一个高保真的仿真环境，用于验证和优化操作策略。
研究成果
实验结果
研究团队通过一系列实验验证了所提出方法的有效性。实验结果表明，该算法在多步家电操作任务中表现出色，能够准确按照说明书完成复杂操作。
应用前景
- 智能家居：该研究成果可以应用于智能家居系统，使机器人能够更好地服务于家庭生活。
- 服务机器人：为服务机器人的开发提供了新的思路和解决方案，提升了机器人在实际应用中的操作能力。
- 学术研究：为家电操作机器人领域的研究提供了新的基准和数据支持，推动了该领域的进一步发展。
专家点评
学术界评价
清华大学机器人专家李教授表示：“这项研究填补了家电操作机器人领域的空白，为后续研究提供了重要的基础和方向。其提出的评测基准和多步操作算法具有很高的学术价值和应用前景。”
业界评价
智元
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