Nowy Świt w Robotyce: Obrót Obiektów oparty na Dotyku

W przełomowym rozwoju, zespół inżynierów z University of California San Diego (UCSD) zaprojektował rękę robota, która może obracać obiekty za pomocą dotyku, bez potrzeby wprowadzania danych wizualnych. Ten innowacyjny podejście został zainspirowany przez sposób, w jaki ludzie bez wysiłku manipulują obiektami bez konieczności ich widzenia.

Podejście oparte na dotyku do manipulacji obiektami

Zespół wyposażył czteropalczastą rękę robota w 16 czujników dotyku rozmieszczonych na jego dłoni i palcach. Każdy czujnik, którego koszt wynosi około 12 dolarów, wykonuje proste zadanie: wykrywa, czy obiekt dotyka go, czy nie. To podejście jest unikalne, ponieważ opiera się na licznych tanich, niskiej rozdzielczości czujnikach dotyku, które używają prostych sygnałów binarnych – dotyk lub brak dotyku – do wykonywania obrotu obiektu w dłoni robota.

W przeciwieństwie do innych metod, które opierają się na kilku drogich, wysokiej rozdzielczości czujnikach dotyku przymocowanych do małej powierzchni ręki robota, głównie na końcach palców. Xiaolong Wang, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na UC San Diego, który kierował badaniem, wyjaśnił, że te podejścia mają kilka ograniczeń. Zmniejszają one szansę, że czujniki będą miały kontakt z obiektem, ograniczając zdolność systemu do wykrywania. Wysokiej rozdzielczości czujniki dotyku, które dostarczają informacje o fakturze, są niezwykle trudne do symulacji i są zbyt drogie, co utrudnia ich użycie w rzeczywistych eksperymentach.

https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

Moc sygnałów binarnych

“Pokazujemy, że nie potrzebujemy szczegółów o fakturze obiektu, aby wykonać to zadanie. Potrzebujemy tylko prostych sygnałów binarnych, czy czujniki dotknęły obiektu, czy nie, i są one znacznie łatwiejsze do symulacji i przeniesienia do świata rzeczywistego”, powiedział Wang.

Zespół przeszkolił swój system za pomocą symulacji wirtualnej ręki robota, która obracała zróżnicowany zestaw obiektów, w tym te o nieregularnych kształtach. System ocenia, które czujniki na ręce są dotykane przez obiekt w danym momencie podczas obrotu. Ocena również bierze pod uwagę bieżące położenie stawów ręki oraz ich poprzednie działania. Korzystając z tej informacji, system nakazuje ręce robota, który staw powinien się poruszyć w następnym punkcie czasowym.

Przyszłość manipulacji robotów

Badacze przetestowali swój system na prawdziwej ręce robota z obiektami, których system jeszcze nie spotkał. Ręka robota była w stanie obrócić różne obiekty bez zatrzymania się lub utraty chwytu. Obiekty obejmowały pomidor, paprykę, puszkę masła orzechowego i pluszowego kaczka, który był najtrudniejszym obiektem ze względu na swój kształt. Obiekty o bardziej złożonych kształtach zajmowały więcej czasu na obrót. Ręka robota mogła również obracać obiekty wokół różnych osi.

Zespół obecnie pracuje nad rozszerzeniem swojego podejścia do bardziej złożonych zadań manipulacji. Rozwijają techniki, które umożliwią rękom robotów łapanie, rzucanie i żonglowanie, na przykład. “Manipulacja w dłoni jest bardzo powszechnym umiejętnością, którą posiadają ludzie, ale jest to bardzo złożone dla robotów”, powiedział Wang. “Jeśli możemy dać robotom tę umiejętność, to otworzy drzwi do rodzaju zadań, które mogą wykonywać”.

Ten rozwój oznacza znaczący krok naprzód w dziedzinie robotyki, potencjalnie otwierając drogę do robotów, które mogą manipulować obiektami w ciemności lub w środowiskach wizualnie wymagających.