Jauna rītausma robotikā: uz pieskārienu balstīta objektu rotācija

Revolucionārā attīstībā Kalifornijas Sandjego universitātes (UCSD) inženieru komanda ir izstrādājusi robotu roku, kas var pagriezt objektus, izmantojot tikai pieskārienu, bez vizuālas ievades. Šis novatoriska pieeja tika iedvesmots no tā, kā cilvēki bez piepūles rīkojas ar priekšmetiem bez nepieciešamības tos redzēt.

Skārienjutīga pieeja objektu manipulācijām

Komanda aprīkoja četru pirkstu robotu roku ar 16 pieskārienu sensoriem, kas izkliedēti pa plaukstu un pirkstiem. Katrs sensors, kura cena ir aptuveni 12 USD, veic vienkāršu funkciju: nosaka, vai kāds objekts tam pieskaras vai nē. Šī pieeja ir unikāla, jo tā balstās uz daudziem lētiem, zemas izšķirtspējas skārienjutīgiem sensoriem, kas izmanto vienkāršus bināros signālus — pieskārienu vai bez pieskāriena —, lai veiktu robotizētu rotāciju rokās.

Turpretim citas metodes ir atkarīgas no dažiem dārgiem augstas izšķirtspējas pieskāriena sensoriem, kas piestiprināti nelielai robotizētās rokas zonai, galvenokārt pirkstu galos. Xiaolong Wang, UC San Diego elektrotehnikas un datortehnikas profesors, kurš vadīja pētījumu, paskaidroja, ka šīm pieejām ir vairāki ierobežojumi. Tie samazina iespēju, ka sensori nonāks saskarē ar objektu, ierobežojot sistēmas uztveršanas spēju. Augstas izšķirtspējas pieskāriena sensorus, kas sniedz informāciju par tekstūru, ir ārkārtīgi grūti simulēt, un tie ir pārmērīgi dārgi, tāpēc to izmantošana reālos eksperimentos ir sarežģīta.

Bināro signālu spēks

"Mēs parādām, ka šī uzdevuma veikšanai mums nav nepieciešama informācija par objekta tekstūru. Mums ir nepieciešami vienkārši bināri signāli par to, vai sensori ir pieskārušies objektam vai nē, un tos ir daudz vieglāk simulēt un pārsūtīt uz reālo pasauli, ”sacīja Vans.

Komanda apmācīja savu sistēmu, izmantojot simulācijas ar virtuālu robotu roku, kas rotē dažādu objektu kopumu, tostarp neregulāras formas objektus. Sistēma novērtē, kuriem rokas sensoriem objekts pieskaras jebkurā rotācijas laikā. Tas arī novērtē roku locītavu pašreizējās pozīcijas, kā arī to iepriekšējās darbības. Izmantojot šo informāciju, sistēma dod norādījumus robotizētajai rokai, kurai locītavai ir jāiet nākamajā laika punktā.

Robotu manipulāciju nākotne

Pētnieki pārbaudīja savu sistēmu uz reālās dzīves robotu roku ar objektiem, ar kuriem sistēma vēl nav saskārusies. Robotiskā roka spēja pagriezt dažādus objektus, neapstājoties un nezaudējot noturību. Priekšmetos bija tomāts, pipari, zemesriekstu sviesta bundža un rotaļu gumijas pīle, kas savas formas dēļ bija izaicinošākais objekts. Objektu ar sarežģītākām formām pagriešana prasīja ilgāku laiku. Robotiskā roka varēja arī pagriezt objektus ap dažādām asīm.

Komanda tagad strādā, lai paplašinātu savu pieeju sarežģītākiem manipulācijas uzdevumiem. Pašlaik viņi izstrādā paņēmienus, lai, piemēram, robotu rokas varētu ķert, mest un žonglēt. "Manipulācija ar rokām ir ļoti izplatīta prasme, kas mums, cilvēkiem, piemīt, taču robotiem to ir ļoti sarežģīti apgūt," sacīja Vans. "Ja mēs spēsim robotiem dot šo prasmi, tas pavērs durvis uz tiem uzdevumiem, ko viņi var veikt."

Šī attīstība iezīmē nozīmīgu soli uz priekšu robotikas jomā, potenciāli paverot ceļu robotiem, kas var manipulēt ar objektiem tumsā vai vizuāli izaicinošā vidē.