שחר חדש ברובוטיקה: סיבוב אובייקטים באמצעות מגע

בפריצת דרך, צוות של מהנדסים באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו (UCSD) עיצב יד רובוטית שיכולה לסובב אובייקטים באמצעות מגע בלבד, ללא צורך בקלט חזותי. גישה חדשנית זו הושפעה מהדרך הקלה בה בני אדם מטפלים באובייקטים ללא צורך לראות אותם.

גישה רגישה למגע לתמרון אובייקטים

הצוות התקין יד רובוטית בעלת ארבע אצבעות עם 16 חיישני מגע המפוזרים על כף היד והאצבעות. כל חיישן, שעולה כ-12 דולר, מבצע פונקציה פשוטה: הוא מגלה האם אובייקט נוגע בו או לא. גישה זו ייחודית מכיוון שהיא תלויה בחיישני מגע רבים, זולים ובעלי רזולוציה נמוכה, המשתמשים באותות בינאריים פשוטים – מגע או אין מגע – כדי לבצע סיבוב רובוטי בתוך היד.
בניגוד לכך, שיטות אחרות תלויות במספר קטן של חיישני מגע יקרים ובעלי רזולוציה גבוהה, המותקנים באזור קטן של היד הרובוטית, בעיקר בקצות האצבעות. קסיאולונג וואנג, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים ב-UC San Diego, שהוביל את המחקר, הסביר כי גישות אלו הן בעלות מגבלות רבות. הן מקטינות את הסיכוי שהחיישנים ייכנסו במגע עם האובייקט, ובכך מוגבלת יכולת החישה של המערכת. חיישני מגע בעלי רזולוציה גבוהה, המספקים מידע על טקסטורה, קשים מאוד לחקות ויקרים מאוד, מה שהופך אותם לקשים לשימוש בניסויים בעולם האמיתי.
https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

כוחו של אותות בינארי

“אנו מוכיחים כי אין לנו צורך בפרטים על טקסטורת האובייקט כדי לבצע משימה זו. אנו זקוקים רק לאותות בינאריים פשוטים, האם החיישנים נוגעים באובייקט או לא, ואלו הרבה יותר קלים לחיקוי ולהעברה לעולם האמיתי”, אמר וואנג.
הצוות אימן את המערכת שלהם באמצעות סימולציות של יד רובוטית וירטואלית המסובבת מגוון רחב של אובייקטים, כולל אלו עם צורות לא סדירות. המערכת מעריכה אילו חיישנים על היד נוגעים באובייקט בכל נקודת זמן נתונה במהלך הסיבוב. היא גם מעריכה את מיקומם הנוכחי של המפרקים של היד, כמו גם את פעולותיהם הקודמות. באמצעות מידע זה, המערכת מורה ליד הרובוטית איזה מפרק צריך ללכת לאיפה בנקודת הזמן הבאה.

עתיד התמרון הרובוטי

החוקרים בדקו את המערכת שלהם על ידי רובוט בעולם האמיתי עם אובייקטים שהמערכת עוד לא פגשה. היד הרובוטית הצליחה לסובב מגוון רחב של אובייקטים ללא היתקלות או איבוד אחיזה. האובייקטים כללו עגבנייה, פלפל, קופסת ממרח אגוזים וברווז צעצוע גומי, שהיה האובייקט המאתגר ביותר עקב צורתו. אובייקטים עם צורות מורכבות יותר לקחו זמן רב יותר לסיבוב. היד הרובוטית יכלה גם לסובב אובייקטים סביב צירים שונים.
הצוות עובד כעת על הרחבת גישתם למשימות תמרון מורכבות יותר. הם פותחים כעת טכניקות לאפשר לידיים רובוטיות לתפוס, להדוף ולגרום לאובייקטים. “תמרון בתוך היד הוא מיומנות מאוד נפוצה שיש לבני אדם, אבל היא מאוד מורכבת עבור רובוטים”, אמר וואנג. “אם נוכל לתת לרובוטים את המיומנות הזו, זה יפתח את הדלת לסוגי המשימות שהם יכולים לבצע”.
פיתוח זה מסמן צעד גדול קדימה בתחום הרובוטיקה, ויכול לפתוח את הדרך לרובוטים שיכולים לתמרן אובייקטים בחושך או בסביבות חזותיות מאתגרות.