Μια Νέα Αυγή στη Ρομποτική: Περιστροφή Αντικειμένων με Βάση την Αφή

Σε μια επαναστατική εξέλιξη, μια ομάδα μηχανικών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Σαν Ντιέγκο (UCSD) έχει σχεδιάσει einen ρομποτικό χέρι που μπορεί να περιστρέφει αντικείμενα χρησιμοποιώντας μόνο την αφή, χωρίς την ανάγκη οπτικής εισόδου. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση εμπνεύστηκε από τον άνετο τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι χειρίζονται αντικείμενα χωρίς να χρειάζεται να τα δουν.

Μια Προσέγγιση Ευαίσθητη στην Αφή για τη Χειρισμό Αντικειμένων

Η ομάδα εξόπλισε ένα ρομποτικό χέρι με τέσσερα δάχτυλα με 16 αισθητήρες αφής που βρίσκονται σε όλη την παλάμη και τα δάχτυλα. Κάθε αισθητήρας, που κοστίζει περίπου 12 δολάρια, εκτελεί μια απλή λειτουργία: ανιχνεύει εάν ένα αντικείμενο αγγίζει ή όχι. Αυτή η προσέγγιση είναι μοναδική επειδή βασίζεται σε πολλά φθηνά, χαμηλής ανάλυσης αισθητήρες αφής που χρησιμοποιούν απλά δυαδικά σήματα – άγγιγμα ή όχι – για την εκτέλεση ρομποτικής περιστροφής στο χέρι.
Σε αντίθεση, άλλες μεθόδοι εξαρτώνται από quelques ακριβούς, υψηλής ανάλυσης αισθητήρες αφής που είναι προσαρτημένοι σε μια μικρή περιοχή του ρομποτικού χεριού, κυρίως στις άκρες των δακτύλων. Ο Xiaolong Wang, καθηγητής ηλεκτρονικής και υπολογιστικών συστημάτων στο UC San Diego, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης, εξήγησε ότι αυτές οι προσεγγίσεις έχουν πολλές περιορισμοί. Μειώνουν την πιθανότητα ότι οι αισθητήρες θα έρθουν σε επαφή με το αντικείμενο, περιορίζοντας την ικανότητα ανίχνευσης του συστήματος. Οι αισθητήρες αφής υψηλής ανάλυσης που παρέχουν πληροφορίες για την υφή είναι εξαιρετικά δύσκολο να προσομοιωθούν και είναι απαγορευτικά ακριβοί, καθιστώντας δύσκολο να χρησιμοποιηθούν σε πειράματα του πραγματικού κόσμου.
https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

Η Δύναμη των Δυαδικών Σημάτων

“Δείχνουμε ότι δεν χρειάζονται λεπτομέρειες για την υφή του αντικειμένου για να εκτελέσουμε αυτή την εργασία. Απλά χρειαζόμαστε απλά δυαδικά σήματα εάν οι αισθητήρες έχουν αγγίξει το αντικείμενο ή όχι, και αυτά είναι πολύ πιο εύκολο να προσομοιωθούν και να μεταφερθούν στον πραγματικό κόσμο”, είπε ο Wang.
Η ομάδα εκπαίδευσε το σύστημά τους χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις ενός εικονικού ρομποτικού χεριού που περιστρέφει μια ποικιλία αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με ανियमόμορφες μορφές. Το σύστημα αξιολογεί ποιους αισθητήρες στο χέρι αγγίζουν το αντικείμενο σε οποιοδήποτε δεδομένο χρόνο κατά τη διάρκεια της περιστροφής. Αξιολογεί επίσης τις τρέχουσες θέσεις των αρθρώσεων του χεριού, καθώς και τις προηγούμενες ενέργειές τους. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, το σύστημα δίνει εντολές στο ρομποτικό χέρι ποιο άρθρωση πρέπει να πάει σε ποιο σημείο στο επόμενο χρονικό σημείο.

Το Μέλλον της Ρομποτικής Χειρισμού

Οι ερευνητές δοκιμάσαν το σύστημά τους σε ένα πραγματικό ρομποτικό χέρι με αντικείμενα που το σύστημα δεν είχε συναντήσει ακόμη. Το ρομποτικό χέρι ήταν σε θέση να περιστρέφει μια ποικιλία αντικειμένων χωρίς να σταματήσει ή να χάσει την κρατούρα. Τα αντικείμενα περιελάμβαναν ένα τομάτα, ένα πιπέρι, ένα δοχείο με βούτυρο από φιστίκι και ένα παιχνίδι ρομποτικό πάπια, το οποίο ήταν το πιο δύσκολο αντικείμενο λόγω της μορφής του. Αντικείμενα με πιο σύνθετες μορφές πήραν περισσότερο χρόνο για να περιστραφούν. Το ρομποτικό χέρι μπορούσε επίσης να περιστρέφει αντικείμενα γύρω από διαφορετικά άξονες.
Η ομάδα εργάζεται τώρα για την επέκταση της προσέγγισής τους σε πιο σύνθετες εργασίες χειρισμού. Αναπτύσσουν τεχνικές για να επιτρέψουν στα ρομποτικά χέρια να πιάσουν, να ρίχνουν και να ζυγίζουν, για παράδειγμα. “Η χειρισμός στο χέρι είναι μια πολύ κοινή δεξιότητα που έχουμε οι άνθρωποι, αλλά είναι πολύ σύνθετη για τα ρομποτικά να την κυριαρχήσουν”, είπε ο Wang. “Εάν μπορούμε να δώσουμε στα ρομποτικά αυτή τη δεξιότητα, αυτό θα ανοίξει την πόρτα για τους τύπους των εργασιών που μπορούν να εκτελέσουν”.
Αυτή η εξέλιξη σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στο πεδίο της ρομποτικής, πιθανότατα ανοίγοντας τον δρόμο για ρομποτικά που μπορούν να χειρίζονται αντικείμενα στο σκοτάδι ή σε οπτικά απαιτητικά περιβάλλοντα.