Uusi aika robotiikassa: Tunnistusperäinen esineen kierto

Merkittävässä kehityksessä Kalifornian San Diegon yliopiston (UCSD) insinööritiimi on suunnitellut robottikätten, joka voi kiertää esineitä kosketuksen perusteella ilman visuaalista syötettä. Tämä innovatiivinen lähestymistapa on saanut inspiraationsa siitä, miten ihmiset käsittelevät esineitä vaivattomasti ilman, että heidän tarvitsee välttämättä nähdä niitä.

Kosketusherkkä lähestymistapa esineen käsittelyyn

Tiimi varusti nelisormisen robottikätten 16 kosketusanturilla, jotka on sijoiteltu kämmeneen ja sormiin. Jokainen anturi, joka maksaa noin 12 dollaria, suorittaa yksinkertaisen toiminnon: se havaitsee, onko esine kosketuksissa sen kanssa tai ei. Tämä lähestymistapa on ainutlaatuinen, koska se perustuu useisiin edullisiin, matalaresoluutioisiiin kosketusantureihin, jotka käyttävät yksinkertaisia binäärisignaaleja – kosketus tai ei kosketus – robottikäden sisäisessä kierronnassa.

Vertailussa muihin menetelmiin, jotka perustuvat muutamaan kalliiseen, korkearesoluutioiseen kosketusanturiin, jotka on kiinnitetty robottikäden pienelle alueelle, lähinnä sormenpäihin. Xiaolong Wang, sähkö- ja tietotekniikan professori UC San Diegossa, joka johti tutkimusta, selitti, että näillä lähestymistavoilla on useita rajoituksia. Ne vähentävät todennäköisyyttä, että anturit tulevat kosketuksiin esineen kanssa, mikä rajoittaa järjestelmän aistimiskykyä. Korkearesoluutioiset kosketusanturit, jotka antavat tietoa esineen tekstuurista, ovat erittäin vaikeita simuloimaan ja ovat esteettä käytännön kokeissa.

Binäärisignaaleiden voima

“Näytämme, ettei meidän tarvitse tietoa esineen tekstuurista tämän tehtävän suorittamiseksi. Tarvitsemme vain yksinkertaisia binäärisignaaleja siitä, ovatko anturit kosketuksissa esineen kanssa vai eivät, ja nämä ovat paljon helpommin simuloitavissa ja siirrettävissä todelliseen maailmaan”, sanoi Wang.

Tiimi koulutti järjestelmäänsä simuloimalla virtuaalista robottikättä, joka kiertää monipuolisen joukon esineitä, mukaan lukien epäsäännöllisiä muotoja. Järjestelmä arvioi, mitkä anturit kädessä ovat kosketuksissa esineen kanssa kulloisessa kierron pisteessä. Se arvioi myös käden nivelen nykyisiä asentoja sekä niiden edellisiä toimia. Tästä tiedosta järjestelmä ohjaa robottikättä, mihin nivelen on siirrettävä seuraavassa pisteessä.

Robotti-manipulaation tulevaisuus

Tutkijat testasivat järjestelmäänsä oikealla robottikädellä esineillä, joita järjestelmä ei ollut vielä kohdannut. Robottikäsi pystyi kiertämään monia esineitä ilman, että se jumiutui tai menetti otteensa. Esineisiin kuului tomaatti, paprika, kananmunakastikepurkki ja lelu-rubber duck, joka oli haasteellisin esine sen muodon vuoksi. Monimutkaisemmin muotoillut esineet vaativat kauemmin kiertoa. Robottikäsi pystyi myös kiertämään esineitä eri akseleita pitkin.

Tiimi työskentelee parhaillaan lähestymistapansa laajentamisessa monimutkaisempiin manipulaatiotehtäviin. He kehittävät menetelmiä, joiden avulla robottikädet voivat pyydystää, heittää ja jonglöidä, esimerkiksi. “Käsissä oleva manipulaatio on erittäin yleinen taito, jota ihmiset hallitsevat, mutta se on erittäin monimutkainen roboteille”, sanoi Wang. “Jos voimme antaa robotille tämän taidon, se avaa oven sille, minkälaisia tehtäviä ne voivat suorittaa.”

Tämä kehitys on merkittävä askel eteenpäin robotiikan alalla, ja se voi mahdollisesti avata tien robotteille, jotka voivat manipuloida esineitä pimeässä tai visuaalisesti haasteellisissa ympäristöissä.