Il sistema robotico recupera oggetti sepolti

Un nuovo sistema robotico chiamato FuseBot sviluppato al MIT combina informazioni visive e segnali in radiofrequenza per trovare oggetti nascosti sepolti sotto una pila di oggetti. Per trovare un oggetto smarrito, i robot devono utilizzare ragionamenti complessi sulla pila e sugli oggetti in essa contenuti. 

I ricercatori hanno precedentemente dimostrato un braccio robotico che combina informazioni visive e segnali di radiofrequenza (RF) per trovare oggetti nascosti contrassegnati con tag RFID, che riflettono i segnali inviati da un'antenna. Ma il nuovo sistema può recuperare in modo efficiente qualsiasi oggetto sepolto anche se l'oggetto bersaglio non è etichettato. Richiede solo che alcuni articoli nella pila abbiano questi tag RFID. 

Algoritmi in FuseBot

Gli algoritmi che compongono FuseBot possono ragionare sulla probabile posizione e orientamento degli oggetti sotto la pila. Quindi scopre il modo più efficiente per rimuovere gli oggetti che ostruiscono ed estrarre l'oggetto bersaglio. FuseBot è stato in grado di trovare questi oggetti nascosti in modo più efficiente rispetto a un altro sistema robotico all'avanguardia, e lo ha fatto in metà tempo. 

Il nuovo sistema potrebbe essere applicato in aree come un magazzino di e-commerce. 

Migliori riparazioni ha coinvolto l'autore senior Fadel Adib, professore di associazione presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica e direttore del gruppo Signal Kinetics nel Media Lab. 

“Ciò che questo documento mostra, per la prima volta, è che la semplice presenza di un oggetto con etichetta RFID nell'ambiente rende molto più facile svolgere altre attività in modo più efficiente. Siamo stati in grado di farlo perché abbiamo aggiunto il ragionamento multimodale al sistema: FuseBot può ragionare sia sulla visione che sulla RF per comprendere una pila di elementi ", afferma Adib.

Ad Adib si sono uniti gli assistenti di ricerca Tara Boroushaki, che è l'autore principale; Laura Dodds; e Naeem nazista. 

FuseBot coinvolge un braccio robotico con una videocamera collegata e un'antenna RF per recuperare un oggetto bersaglio senza tag da una pila mista. Il sistema scansiona il mucchio con la fotocamera per creare un modello 3D dell'ambiente e invia segnali dalla sua antenna per individuare contemporaneamente i tag RFID. 

Le onde radio possono passare attraverso la maggior parte delle superfici solide, consentendo al robot di "vedere" nel mucchio. Poiché gli elementi diversi dall'elemento di destinazione sono contrassegnati, FuseBot sa che l'elemento di destinazione non può trovarsi nello stesso punto esatto. 

Le informazioni vengono quindi fuse dagli algoritmi per aggiornare il modello 3D dell'ambiente ed evidenziare potenziali posizioni dell'oggetto bersaglio, con il robot che ne conosce già le dimensioni e la forma. Il sistema ragiona sugli oggetti nella pila e sui tag RFID per determinare quale oggetto spostare e cerca il percorso con il minor numero di spostamenti. 

Per superare la sfida di non sapere come sono orientati gli oggetti sotto la pila, FuseBot utilizza il ragionamento probabilistico. Ogni volta che rimuove un elemento, utilizza anche il ragionamento per escogitare quale sarebbe il prossimo elemento migliore da rimuovere. 

“Se do a un essere umano una pila di oggetti da cercare, molto probabilmente rimuoveranno prima l'oggetto più grande per vedere cosa c'è sotto. Quello che fa il robot è simile, ma incorpora anche informazioni RFID per prendere una decisione più informata. Chiede: 'Quanto più capirà di questa pila se rimuove questo oggetto dalla superficie?'” dice Boroushaki.

Il robot scansiona la pila dopo aver rimosso un oggetto e utilizza nuovi dati per ottimizzare la strategia. 

Superare gli altri sistemi

Utilizzando i segnali RF e il ragionamento, FuseBot è stato in grado di superare un sistema all'avanguardia che utilizza solo la visione. Ha estratto l'elemento di destinazione con una percentuale di successo del 95%, rispetto all'84% dell'altro sistema. Lo ha fatto anche con il 40% in meno di mosse e potrebbe individuare e recuperare gli oggetti più del doppio della velocità. 

"Abbiamo riscontrato un notevole miglioramento nel tasso di successo grazie all'integrazione di queste informazioni RF. È stato anche entusiasmante constatare che siamo riusciti a eguagliare le prestazioni del nostro sistema precedente e a superarle in scenari in cui l'oggetto target non aveva un tag RFID", afferma Dodds.

Il software responsabile dell'esecuzione del complesso ragionamento può essere implementato su qualsiasi computer, il che significa che FuseBot potrebbe essere utilizzato per un'ampia gamma di impostazioni. Il team cercherà ora di incorporare modelli più complessi nel sistema, oltre a esplorare diverse manipolazioni.