로보틱스 및 피지컬 AI
새로운 도구가 제조 라인용 로봇 그리퍼를 개선한다
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워싱턴 대학교의 한 팀은 3D 프린팅이 가능한 수동 그리퍼를 설계하고 객체를 집기 위한 최적의 경로를 계산할 수 있는 새로운 도구를 개발했습니다. 새로운 개발은 조립 라인 로봇을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 시스템은 도어스톱 모양의 웨지, 테니스 볼, 드릴 등 22개의 다른 객체에서 테스트되었으며, 20개의 객체에서 성공적이었습니다. 두 개의 성공적으로 집계된 객체는 웨지와 피라미드 모양의 커브드 키홀로, 일반적으로 여러 가지 그리퍼에 어려운 객체입니다.
이 연구는 8월 11일 SIGGRAPH 2022에서 발표될 예정입니다.
Adriana Schulz는 시니어 저자이자 UW 컴퓨터 과학 및 엔지니어링의 폴 G. 앨런 학교의 조교수입니다.
제조 라인용 맞춤형 도구 만들기
“우리는 여전히 대부분의 아이템을 조립 라인으로 생산하며, 이는 매우 좋지만 또한 매우僵硬합니다. 전염병은 우리가 이러한 생산 라인을 쉽게 재사용할 수 있는 방법을 가지고 있어야 한다는 것을 보여주었습니다. 우리의 아이디어는 이러한 제조 라인에 맞춤형 도구를 만드는 것입니다. 이것은 매우 간단한 로봇을 만들어 특정 그리퍼와 함께 하나의 작업을 수행할 수 있습니다. 그리고 작업을 변경할 때에는 단지 그리퍼를 교체하면 됩니다.”
객체는 전통적으로 특정 그리퍼와 일치하도록 설계되었으며, 수동 그리퍼는 집기 객체에 맞게 조정할 수 없습니다.
Jeffrey Lipton은 공동 저자이자 UW 기계 공학부의 조교수입니다.
“세계에서 가장 성공적인 수동 그리퍼는 포크리프트의 톱입니다. 그러나 트레이드 오프는 포크리프트 톱이 특정 모양, 즉 팔레트와 잘 작동하는 반면, 집게로 집기하려는 모든 것이 팔레트 위에 있어야 한다는 것입니다. 여기서 우리는 ‘우리는 수동 그리퍼의 기하학을 미리 정의하지 않습니다’라고 말합니다. 대신, 우리는 객체의 기하학을 취하여 그리퍼를 설계합니다.”
그리퍼에는 많은 가능성이 있으며, 일반적으로 로봇 암이 객체를 집기 위해 취하는 경로에 연결됩니다. 그리퍼가 잘못 설계되면, 객체를 집기 시도할 때 충돌할 위험이 있습니다. 이 팀은 이를 해결하기 위해 노력했습니다.
Milin Kodnongbua는 리드 저자이며 연구 당시 앨런 학교의 UW 학사 과정 학생이었습니다.
“그리퍼가 객체와 접촉하는 점은 집中的 안정성을 유지하는 데 중요합니다. 우리는 이러한 점의 집합을 ‘그립 구성’이라고 합니다. 또한, 그리퍼는 객체와 주어진 점에서 접촉해야 하며, 그리퍼는 로봇 암에 연결된 단일 고체 객체여야 합니다. 우리는 이러한 요구 사항을 충족하는 삽입 경로를 검색할 수 있습니다.”
새로운 그리퍼와 궤적 설계
새로운 그리퍼와 궤적을 설계하기 위해, 팀은 먼저 컴퓨터에 객체의 3D 모델과 공간에서의 방향을 제공합니다.
“우리의 알고리즘은 먼저 가능한 그립 구성과 안정성 및 기타 지표를 기준으로 순위를 매깁니다. 그런 다음 최상의 옵션을 취하여 삽입 궤적이 가능한지 공동 최적화를 수행합니다. 만약 찾을 수 없으면, 목록의 다음 그립 구성으로 이동하여 다시 공동 최적화를 시도합니다.”
컴퓨터는 좋은 매치를 찾으면 두 개의 지침을 출력합니다. 첫 번째는 3D 프린터가 그리퍼를 생성하는 데 사용되며, 두 번째는 그리퍼를 인쇄하고 부착한 후 로봇 암이 따르는 궤적입니다.
팀은 다양한 객체에서 새로운 방법을 테스트했습니다.
Ian Good은 또 다른 공동 저자이자 UW 기계 공학부의 박사 과정 학생입니다.
“우리는 또한 전통적인 그립 로봇에 어려운 객체를 설계했습니다. 예를 들어, 매우 얕은 각도 또는 내부 그립이 있는 객체 — 키를 삽입하여 집어올리는 경우입니다.”라고 굿은 말했다.
팀은 22개의 모양에 대해 10개의 테스트 픽업을 수행했습니다. 16개의 모양에서는 10개의 픽업이 모두 성공했습니다. 대부분의 모양은 적어도 하나의 성공을 거두었으며, 두 개는 성공하지 못했습니다.
인간의 개입 없이도, 알고리즘은 유사한 모양의 객체에 대해 동일한 그립 전략을 개발했습니다. 이것은 연구자들이 특정 객체가 아닌 객체 클래스를 집어올리는 수동 그리퍼를 만들 수 있을 것이라는 믿음을 주었습니다.
