我腦洞大開，讓機器人來給我剪頭髮

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）