नए टूल से रोबोट ग्रिपर्स को मैन्युफैक्चरिंग लाइनों में सुधार करने में मदद मिल सकती है

वाशिंगटन विश्वविद्यालय की एक टीम ने एक नए टूल का विकास किया है जो 3डी-प्रिंटेबल पैसिव ग्रिपर को डिज़ाइन कर सकता है और वस्तु को उठाने के लिए सबसे अच्छा मार्ग tính सकता है। यह नई तकनीक असेंबली-लाइन रोबोट्स को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है।

इस प्रणाली का परीक्षण 22 अलग-अलग वस्तुओं पर किया गया, जिनमें एक दरवाजे के आकार का वेज, एक टेनिस बॉल और एक ड्रिल शामिल थे, और यह 20 वस्तुओं के लिए सफल साबित हुई। दो वस्तुओं, जो सफलतापूर्वक उठाई गईं, वे वेज और एक पिरामिड आकार के साथ एक घुमावदार कुंजीहोल थे, जो आमतौर पर कई प्रकार के ग्रिपर्स के लिए कठिन होते हैं।

इस शोध को 11 अगस्त को SIGGRAPH 2022 में प्रस्तुत किया जाने वाला है।

एड्रियाना शुल्ज़ वरिष्ठ लेखक और वाशिंगटन विश्वविद्यालय के पॉल जी एलन स्कूल ऑफ कंप्यूटर साइंस एंड इंजीनियरिंग में सहायक प्रोफेसर हैं।

मैन्युफैक्चरिंग लाइनों के लिए कस्टम टूलिंग बनाना

“हम अभी भी अधिकांश आइटमों का उत्पादन असेंबली लाइनों के साथ करते हैं, जो वास्तव में बहुत अच्छे हैं लेकिन साथ ही बहुत जटिल भी हैं। महामारी ने हमें यह दिखाया कि हमें इन उत्पादन लाइनों को आसानी से पुनः उपयोग करने का तरीका ढूंढना होगा,” शुल्ज़ ने कहा। “हमारा विचार है कि हम इन मैन्युफैक्चरिंग लाइनों के लिए कस्टम टूलिंग बनाएं। इससे हमें एक बहुत ही सरल रोबोट मिलेगा जो एक विशिष्ट ग्रिपर के साथ एक कार्य कर सकता है। और जब मैं कार्य बदलता हूं, तो मैं केवल ग्रिपर को बदल देता हूं।”

आमतौर पर वस्तुओं को एक विशिष्ट ग्रिपर के साथ मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, क्योंकि पैसिव ग्रिपर्स वस्तु को उठाने के लिए समायोजित नहीं कर सकते हैं।

जेफ्री लिप्टन सह-लेखक और वाशिंगटन विश्वविद्यालय में यांत्रिक इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं।

“दुनिया में सबसे सफल पैसिव ग्रिपर फोर्कलिफ्ट पर टोंग्स है, लेकिन इसका व्यापार यह है कि फोर्कलिफ्ट टोंग्स केवल विशिष्ट आकारों के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं, जैसे कि पैलेट, जिसका अर्थ है कि आपको जो भी पकड़ना है उसे पैलेट पर रखना होगा,” लिप्टन ने कहा। “यहां हम कह रहे हैं ‘ओके, हम पैसिव ग्रिपर के ज्यामिति को पूर्वनिर्धारित नहीं करना चाहते हैं।’ इसके बजाय, हम किसी भी वस्तु के ज्यामिति लेना चाहते हैं और एक ग्रिपर डिज़ाइन करना चाहते हैं।”

ग्रिपर के लिए कई संभावनाएं हैं, और इसका आकार आमतौर पर रोबोट आर्म द्वारा वस्तु को उठाने के मार्ग से जुड़ा होता है। जब ग्रिपर को गलत तरीके से डिज़ाइन किया जाता है, तो यह वस्तु को उठाने के प्रयास में वस्तु से टकराने का जोखिम उठाता है, जिसे टीम ने हल करने का प्रयास किया।

मिलिन कोडनोंगबुआ प्रमुख लेखक थे और शोध के समय एलन स्कूल में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक अंडरग्रेजुएट छात्र थे।

“ग्रिपर और वस्तु के बीच संपर्क के बिंदु पकड़ में वस्तु की स्थिरता बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं,” कोडनोंगबुआ ने कहा। “इसके अलावा, ग्रिपर को वस्तु के साथ उन बिंदुओं पर संपर्क करना चाहिए, और ग्रिपर को रोबोट आर्म से जुड़े एक एकल ठोस वस्तु होना चाहिए। हम एक सम्मिलित मार्ग की तलाश कर सकते हैं जो इन आवश्यकताओं को संतुष्ट करता है।”

नया ग्रिपर और ट्रेजेक्टरी डिज़ाइन करना

एक नए ग्रिपर और ट्रेजेक्टरी को डिज़ाइन करने के लिए, टीम पहले कंप्यूटर को वस्तु के 3डी मॉडल और इसके स्थान के साथ प्रदान करती है।

“पहले हमारा एल्गोरिदम संभावित पकड़ कॉन्फ़िगरेशन उत्पन्न करता है और उन्हें स्थिरता और अन्य मेट्रिक्स के आधार पर रैंक करता है,” कोडनोंगबुआ ने कहा। “फिर यह सबसे अच्छा विकल्प लेता है और एक सम्मिलित मार्ग की संभावना को खोजने के लिए सह-ऑप्टिमाइज़ करता है। यदि यह एक नहीं पा सकता है, तो यह सूची में अगले पकड़ कॉन्फ़िगरेशन पर जाता है और फिर से सह-ऑप्टिमाइज़ करने का प्रयास करता है।”

कंप्यूटर एक अच्छा मैच खोजने पर दो सेट निर्देशों का उत्पादन करता है। पहला 3डी प्रिंटर के लिए ग्रिपर बनाने के लिए है, और दूसरा ग्रिपर के प्रिंटिंग और रोबोट आर्म में अटैचमेंट के बाद ट्रेजेक्टरी के लिए है।

टीम ने विभिन्न वस्तुओं पर इस नए तरीके का परीक्षण किया।

इयान गुड एक और सह-लेखक हैं और वाशिंगटन विश्वविद्यालय में यांत्रिक इंजीनियरिंग विभाग में एक डॉक्टरेट छात्र हैं।

“हमने उन वस्तुओं को भी डिज़ाइन किया जो पारंपरिक ग्रास्पिंग रोबोट्स के लिए चुनौतीपूर्ण होंगी, जैसे कि बहुत ही उथले कोण वाली वस्तुएं या आंतरिक पकड़ वाली वस्तुएं — जहां आपको एक कुंजी के सम्मिलित होने के साथ उन्हें उठाना होता है,” गुड ने कहा।

टीम ने 22 आकारों के साथ 10 परीक्षण उठाया। 16 आकारों के लिए, सभी 10 उठाने सफल रहे। अधिकांश आकारों में कम से कम एक सफलता थी, और दो नहीं थीं।

मानव हस्तक्षेप के बिना, एल्गोरिदम ने समान रूप से आकार की वस्तुओं के लिए समान पकड़ रणनीति विकसित की। इससे शोधकर्ताओं को यह विश्वास हो गया है कि वे एक विशिष्ट वस्तु के बजाय वस्तुओं के एक वर्ग को उठाने वाले पैसिव ग्रिपर्स बनाने में सक्षम हो सकते हैं।