A New Dawn in Robotics: Touch-Based Object Rotation

I en banebrydende udvikling har et team af ingeniører ved University of California San Diego (UCSD) designet en robothånd, der kan rotere objekter ved hjælp af berøring alene uden behov for visuel input. Det her innovativ tilgang var inspireret af den ubesværede måde, mennesker håndterer genstande på uden nødvendigvis at skulle se dem.

En berøringsfølsom tilgang til objektmanipulation

Holdet udstyrede en firefingret robothånd med 16 berøringssensorer spredt over dens håndflade og fingre. Hver sensor, der koster omkring $12, udfører en simpel funktion: den registrerer, om en genstand rører den eller ej. Denne tilgang er unik, da den er afhængig af adskillige lavpris-berøringssensorer med lav opløsning, der bruger simple binære signaler - berøring eller ingen berøring - til at udføre robotrotation i hånden.

I modsætning hertil er andre metoder afhængige af et par dyre, højopløselige berøringssensorer, der er fastgjort til et lille område af robothånden, primært ved fingerspidserne. Xiaolong Wang, professor i elektro- og computerteknik ved UC San Diego, der ledede undersøgelsen, forklarede, at disse tilgange har flere begrænsninger. De minimerer chancen for, at sensorerne kommer i kontakt med objektet, hvilket begrænser systemets sanseevne. Berøringssensorer med høj opløsning, der giver information om tekstur, er ekstremt vanskelige at simulere og er uoverkommeligt dyre, hvilket gør det udfordrende at bruge dem i eksperimenter i den virkelige verden.

Effekten af ​​binære signaler

"Vi viser, at vi ikke behøver detaljer om et objekts tekstur for at udføre denne opgave. Vi har bare brug for simple binære signaler om, hvorvidt sensorerne har rørt ved objektet eller ej, og disse er meget nemmere at simulere og overføre til den virkelige verden,” sagde Wang.

Holdet trænede deres system ved at bruge simuleringer af en virtuel robothånd, der roterer en række forskellige objekter, inklusive dem med uregelmæssige former. Systemet vurderer, hvilke sensorer på hånden der bliver rørt af objektet på et givet tidspunkt under rotationen. Den vurderer også de aktuelle positioner af håndens led, såvel som deres tidligere handlinger. Ved hjælp af denne information instruerer systemet robothånden, hvilket led der skal gå hvor i det næste tidspunkt.

Fremtiden for robotmanipulation

Forskerne testede deres system på den virkelige robothånd med genstande, som systemet endnu ikke har stødt på. Robothånden var i stand til at rotere en række genstande uden at gå i stå eller miste sit greb. Genstandene omfattede en tomat, en peberfrugt, en dåse jordnøddesmør og en legetøjsgummiand, som var den mest udfordrende genstand på grund af sin form. Objekter med mere komplekse former tog længere tid at rotere. Robothånden kunne også rotere objekter omkring forskellige akser.

Teamet arbejder nu på at udvide deres tilgang til mere komplekse manipulationsopgaver. De er i øjeblikket ved at udvikle teknikker, der gør det muligt for robothænder at fange, kaste og jonglere, for eksempel. "Manipulation i hånden er en meget almindelig færdighed, som vi mennesker har, men det er meget komplekst for robotter at mestre," sagde Wang. "Hvis vi kan give robotter denne færdighed, vil det åbne døren til den slags opgaver, de kan udføre."

Denne udvikling markerer et væsentligt skridt fremad inden for robotteknologi, der potentielt baner vejen for robotter, der kan manipulere objekter i mørke eller i visuelt udfordrende miljøer.