Uusi aika robottiassa: Tunnistusperäinen esineen kierto

Merkittävän läpimurron saavuttaneena, Kalifornian yliopiston San Diegon (UCSD) insinööritiimi on suunnitellut robotti-kätten, joka voi kiertää esineitä kosketuksen avulla ilman visuaalista syötettä. Tämä innovatiivinen lähestymistapa sai inspiraationsa siitä, miten ihmiset käsittelevät esineitä vaivattomasti ilman, että heidän tarvitsee välttämättä nähdä niitä.

Kosketusherkkä lähestymistapa esineen manipulointiin

Tiimi varusti nelisormisen robotti-kätten 16 kosketusanturilla, jotka on sijoitettu sen 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 halpoihin, matalaresoluutioisiiin kosketusantureihin, jotka käyttävät yksinkertaisia binäärisignaaleja – kosketus tai ei kosketus – robotti-käden sisäiseen kiertoon.

Toisin kuin muut menetelmät, jotka riippuvat muutamasta kalliista, korkearesoluutioisista kosketusantureista, jotka on kiinnitetty robotti-käden pienelle alueelle, pääasiassa sormenpäihin. Xiaolong Wang, sähkö- ja tietotekniikan professori UC San Diegossa, joka johti tutkimusta, selitti, että näillä lähestymistavoilla on useita rajoituksia. Ne vähentävät mahdollisuutta, että anturit tulevat kosketuksiin esineen kanssa, mikä rajoittaa järjestelmän aistimiskykyä. Korkearesoluutioiset kosketusanturit, jotka antavat tietoa esineen pinnan rakenteesta, ovat erittäin vaikeita simuloida ja ovat esteettä käytettäviksi todellisissa kokeissa.

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

Binäärisignaalien voima

“Osoitamme, ettei tarvitse tietoa esineen pinnan rakenteesta 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”, Wang sanoi.

Tiimi koulutti järjestelmäänsä simuloimalla virtuaalista robotti-kättä, joka kiertää monipuolisen joukon esineitä, mukaan lukien epäsäännöllisen muotoisia esineitä. Järjestelmä arvioi, mitkä anturit käden on kosketuksissa esineen kanssa kulloisessa ajankohtaa kierron aikana. Se arvioi myös käden nivelen nykyisiä asentoja sekä niiden aiempia toimia. Käyttäen tätä tietoa, järjestelmä ohjaa robotti-kättä, mihin nivelen on mentävä seuraavassa ajankohtaa.

Robotti-manipuloinnin tulevaisuus

Tutkijat testasivat järjestelmäänsä todellisella robotti-kädellä esineillä, joita järjestelmä ei ollut vielä kohdannut. Robotti-käsi pystyi kiertämään monipuolisen joukon esineitä ilman, että se jumittui tai menetti otteensa. Esineisiin kuului tomaatti, paprika, kananmunakastikepurkki ja lelu-rubberduck, joka oli haasteellisin esine sen muodon vuoksi. Monimutkaisemmin muotoillut esineet vaativat kauemmin kiertoa. Robotti-käsi pystyi myös kiertämään esineitä eri akseleiden ympärillä.

Tiimi työskentelee parhaillaan lähestymistapansa laajentamisessa monimutkaisempiin manipulointitehtäviin. He kehittävät parhaillaan tekniikoita, jotka mahdollistavat robotti-käsille esineiden sieppaamisen, heittämisen ja jongleeraamisen. “Käden sisäinen manipulointi on erittäin yleinen taito, jota ihmiset hallitsevat, mutta se on erittäin monimutkainen roboteille”, Wang sanoi. “Jos voimme antaa robotille tämän taidon, se avaa oven sille, minkälaisia tehtäviä ne voivat suorittaa.”

Tämä kehitysmerkintä on merkittävä askel eteenpäin robottiikan alalla, mikä voi mahdollisesti availla tien robotteille, jotka voivat manipuloida esineitä pimeässä tai visuaalisesti haasteellisissa ympäristöissä.