Robotik und physische KI
Ein neuer Tag in der Robotik: Touch-basierte Objektrotation
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In einer bahnbrechenden Entwicklung hat ein Team von Ingenieuren an der University of California San Diego (UCSD) eine Roboterhand entworfen, die Objekte allein durch Berührung drehen kann, ohne visuelle Eingabe zu benötigen. Dieser innovative Ansatz wurde von der mühelosen Art inspiriert, wie Menschen Objekte ohne visuelle Eingabe handhaben.
Ein touchsensibler Ansatz zur Objektmanipulation
Das Team rüstete eine vierfüßige Roboterhand mit 16 Touchsensoren aus, die über ihre Handfläche und Finger verteilt sind. Jeder Sensor, der etwa 12 Dollar kostet, führt eine einfache Funktion aus: Er erkennt, ob ein Objekt ihn berührt oder nicht. Dieser Ansatz ist einzigartig, da er auf zahlreichen niedrigauflösenden Touchsensoren basiert, die einfache binäre Signale verwenden – Berührung oder keine Berührung – um die robotische Drehung in der Hand auszuführen.
Im Gegensatz dazu basieren andere Methoden auf wenigen hochauflösenden Touchsensoren, die an einer kleinen Fläche der Roboterhand, hauptsächlich an den Fingern, befestigt sind. Xiaolong Wang, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der UC San Diego, der die Studie leitete, erklärte, dass diese Ansätze mehrere Einschränkungen haben. Sie minimieren die Chance, dass die Sensoren mit dem Objekt in Kontakt kommen, und begrenzen so die Erfassungsfähigkeit des Systems. Hochauflösende Touchsensoren, die Informationen über die Textur liefern, sind extrem schwierig zu simulieren und prohibitiv teuer, was es schwierig macht, sie in realen Experimenten zu verwenden.
Die Macht binärer Signale
“Wir zeigen, dass wir keine Details über die Textur eines Objekts benötigen, um diese Aufgabe auszuführen. Wir benötigen nur einfache binäre Signale, ob die Sensoren das Objekt berühren oder nicht, und diese sind viel einfacher zu simulieren und in die reale Welt zu übertragen”, sagte Wang.
Das Team trainierte sein System mithilfe von Simulationen einer virtuellen Roboterhand, die eine Vielzahl von Objekten drehte, einschließlich solcher mit unregelmäßigen Formen. Das System bewertet, welche Sensoren auf der Hand zu jedem Zeitpunkt während der Drehung von dem Objekt berührt werden. Es bewertet auch die aktuellen Positionen der Gelenke der Hand sowie ihre vorherigen Aktionen. Mithilfe dieser Informationen gibt das System der Roboterhand Anweisungen, welches Gelenk wohin im nächsten Zeitpunkt gehen soll.
Die Zukunft der robotischen Manipulation
Die Forscher testeten ihr System auf einer realen Roboterhand mit Objekten, die das System noch nicht kennengelernt hatte. Die Roboterhand konnte eine Vielzahl von Objekten drehen, ohne zu blockieren oder den Griff zu verlieren. Die Objekte umfassten eine Tomate, einen Paprika, eine Dose Erdnussbutter und einen Spielzeug-Rubber-Duck, der aufgrund seiner Form das schwierigste Objekt war. Objekte mit komplexeren Formen benötigten länger, um gedreht zu werden. Die Roboterhand konnte auch Objekte um verschiedene Achsen drehen.
Das Team arbeitet nun daran, seinen Ansatz auf komplexere Manipulationaufgaben auszudehnen. Sie entwickeln derzeit Techniken, um es Roboterhanden zu ermöglichen, zu fangen, zu werfen und zu jonglieren. “Die Manipulation in der Hand ist eine sehr häufige Fähigkeit, die wir Menschen haben, aber sie ist sehr komplex für Roboter, um sie zu meistern”, sagte Wang. “Wenn wir Roboter diese Fähigkeit geben können, wird das die Tür zu den Arten von Aufgaben öffnen, die sie ausführen können.”
Diese Entwicklung markiert einen bedeutenden Schritt vorwärts im Bereich der Robotik und könnte den Weg für Roboter ebnen, die Objekte im Dunkeln oder in visuell anspruchsvollen Umgebungen manipulieren können.
