Una nuova alba nella robotica: rotazione degli oggetti basata sul tocco

In uno sviluppo rivoluzionario, un team di ingegneri dell'Università della California di San Diego (UCSD) ha progettato una mano robotica in grado di ruotare gli oggetti usando solo il tocco, senza la necessità di input visivi. Questo approccio innovativo è stato ispirato dal modo disinvolto in cui gli esseri umani maneggiano gli oggetti senza necessariamente aver bisogno di vederli.

Un approccio sensibile al tocco alla manipolazione degli oggetti

Il team ha equipaggiato una mano robotica a quattro dita con 16 sensori tattili distribuiti sul palmo e sulle dita. Ogni sensore, che costa circa 12 dollari, svolge una semplice funzione: rileva se un oggetto lo sta toccando o meno. Questo approccio è unico in quanto si basa su numerosi sensori tattili a basso costo ea bassa risoluzione che utilizzano semplici segnali binari (tocco o non tocco) per eseguire la rotazione robotica nella mano.

Al contrario, altri metodi dipendono da pochi sensori tattili ad alta risoluzione e ad alto costo apposti su una piccola area della mano robotica, principalmente sulla punta delle dita. Xiaolong Wang, professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'UC San Diego, che ha guidato lo studio, ha spiegato che questi approcci hanno diversi limiti. Riducono al minimo la possibilità che i sensori entrino in contatto con l'oggetto, limitando la capacità di rilevamento del sistema. I sensori tattili ad alta risoluzione che forniscono informazioni sulla trama sono estremamente difficili da simulare e sono proibitivi, il che rende difficile il loro utilizzo negli esperimenti nel mondo reale.

Il potere dei segnali binari

“Dimostriamo che non abbiamo bisogno di dettagli sulla trama di un oggetto per svolgere questo compito. Abbiamo solo bisogno di semplici segnali binari che indichino se i sensori hanno toccato o meno l'oggetto, e questi sono molto più facili da simulare e trasferire nel mondo reale", ha affermato Wang.

Il team ha addestrato il proprio sistema utilizzando simulazioni di una mano robotica virtuale che ruota una serie diversificata di oggetti, compresi quelli con forme irregolari. Il sistema valuta quali sensori sulla mano vengono toccati dall'oggetto in un dato momento durante la rotazione. Valuta anche le posizioni attuali delle articolazioni della mano, così come le loro azioni precedenti. Usando queste informazioni, il sistema istruisce la mano robotica su quale articolazione deve andare dove nel punto temporale successivo.

Il futuro della manipolazione robotica

I ricercatori hanno testato il loro sistema sulla mano robotica della vita reale con oggetti che il sistema non ha ancora incontrato. La mano robotica è stata in grado di ruotare una varietà di oggetti senza bloccarsi o perdere la presa. Gli oggetti includevano un pomodoro, un peperone, una lattina di burro di arachidi e una papera di gomma giocattolo, che era l'oggetto più impegnativo per la sua forma. Gli oggetti con forme più complesse impiegavano più tempo a ruotare. La mano robotica potrebbe anche ruotare gli oggetti attorno a diversi assi.

Il team sta ora lavorando per estendere il proprio approccio a compiti di manipolazione più complessi. Attualmente stanno sviluppando tecniche per consentire alle mani robotiche di afferrare, lanciare e destreggiarsi, ad esempio. "La manipolazione in mano è un'abilità molto comune che noi umani abbiamo, ma è molto complessa da padroneggiare per i robot", ha detto Wang. "Se riusciamo a dare ai robot questa abilità, ciò aprirà la porta ai tipi di compiti che possono svolgere".

Questo sviluppo segna un significativo passo avanti nel campo della robotica, aprendo potenzialmente la strada a robot in grado di manipolare oggetti al buio o in ambienti visivamente difficili.