Nová éra v robotice: Rotace objektů na základě dotyku

V průlomovém vývoji navrhl tým inženýrů z University of California San Diego (UCSD) robotickou ruku, která může rotovat objekty pomocí dotyku alone, bez potřeby vizuálního vstupu. Tento inovativní přístup byl inspirován bezúsilným způsobem, jakým lidé manipulují s objekty, aniž by je museli vidět.

Dotyková metoda manipulace s objekty

Tým vybavil čtyřprstovou robotickou ruku 16 dotykovými senzory rozmístěnými po její dlani a prstech. Každý senzor, který stojí kolem 12 dolarů, plní jednoduchou funkci: detekuje, zda objekt dotykuje nebo ne. Tento přístup je jedinečný, protože se spoléhá na řadu nízkonákladových, nízko-rozliškových dotykových senzorů, které používají jednoduché binární signály – dotyk nebo žádný dotyk – pro provedení robotické rotace v ruce.

Naopak, jiné metody závisí na několika vysoce-nákladových, vysoce-rozliškových dotykových senzorech připevněných k malé oblasti robotické ruky, především na konečcích prstů. Xiaolong Wang, profesor elektrotechniky a počítačového inženýrství na UC San Diego, který vedl studii, vysvětlil, že tyto přístupy mají několik omezení. Minimalizují šanci, že senzory budou v kontaktu s objektem, a omezují tak schopnost systému. Vysoce-rozliškové dotykové senzory, které poskytují informace o textuře, jsou extrémně obtížné simulovat a jsou prohibitivně drahé, což ztěžuje jejich použití v reálných experimentech.

https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

Síla binárních signálů

“Ukázali jsme, že nepotřebujeme detaily o textuře objektu, abychom mohli tento úkol provést. Potřebujeme pouze jednoduché binární signály, zda senzory dotykují objekt nebo ne, a tyto jsou mnohem snazší simulovat a přenést do reálného světa,” řekl Wang.

Tým trénoval svůj systém pomocí simulací virtuální robotické ruky rotující různorodou sadu objektů, včetně těch s nepravidelnými tvary. Systém hodnotí, které senzory na ruce jsou v kontaktu s objektem v každém okamžiku během rotace. Také hodnotí aktuální polohy kloubů ruky, stejně jako jejich předchozí akce. Na základě této informace systém instruuje robotickou ruku, který kloub potřebuje jít kam v dalším časovém bodě.

Budoucnost robotické manipulace

Výzkumníci otestovali svůj systém na reálné robotické ruce s objekty, se kterými systém ještě neměl zkušenosti. Robotická ruka byla schopna rotovat různé objekty bez zablokování nebo ztráty držení. Objekty zahrnovaly rajče, papriku, plechovku s arašídovým máslem a hračku z gumy, která byla nejvíce náročná kvůli svému tvaru. Objekty se složitějšími tvary trvalo déle, aby se otočily. Robotická ruka mohla také rotovat objekty kolem různých os.

Tým nyní pracuje na rozšíření svého přístupu na složitější úkoly manipulace. V současné době vyvíjejí techniky, které umožní robotickým rukám chytat, házet a žonglovat, například. “Manipulace v ruce je velmi běžnou dovedností, kterou máme lidé, ale je velmi složitá pro roboty, aby ji ovládli,” řekl Wang. “Pokud můžeme robotům tuto dovednost dát, otevře se tím dveře k úkolům, které mohou vykonávat.”

Tento vývoj představuje významný krok vpřed v oblasti robotiky, potenciálně otevírající cestu pro roboty, které mohou manipulovat s objekty ve tmě nebo ve vizuálně náročných prostředích.