ยุคใหม่ของหุ่นยนต์: การหมุนวัตถุโดยใช้การสัมผัส

ในการพัฒนาที่เป็น里程สำคัญ ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก (UCSD) ได้ออกแบบมือหุ่นยนต์ที่สามารถหมุนวัตถุโดยใช้การสัมผัสเพียงอย่างเดียว โดยไม่ต้องการข้อมูลการมองเห็น แนวทางใหม่นี้ ได้รับแรงบันดาลใจจากวิธีการจัดการวัตถุของมนุษย์ที่ไม่ต้องการการมองเห็น

แนวทางที่มีความละเอียดอ่อนต่อการสัมผัสในการจัดการวัตถุ

ทีมงานได้ติดตั้งมือหุ่นยนต์สี่นิ้วพร้อมเซ็นเซอร์สัมผัส 16 ตัวที่กระจายอยู่บนฝ่ามือและนิ้วของมือหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์แต่ละตัวซึ่งมีราคาประมาณ 12 ดอลลาร์ ทำหน้าที่ตรวจจับว่าวัตถุอยู่ในสัมผัสหรือไม่ แนวทางนี้เป็นเอกลักษณ์ เนื่องจากใช้เซ็นเซอร์สัมผัสต้นทุนต่ำ ความละเอียดต่ำหลายตัวที่ใช้สัญญาณไบนารี่แบบสัมผัสหรือไม่สัมผัสเพื่อหมุนวัตถุในมือหุ่นยนต์

ในทางตรงกันข้าม วิธีการอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์สัมผัสที่มีต้นทุนสูงและมีความละเอียดสูงซึ่งติดอยู่กับพื้นที่เล็ก ๆ ของมือหุ่นยนต์ โดยเฉพาะที่ปลายนิ้ว ศาสตราจารย์ Xiaolong Wang จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์แห่ง UC San Diego ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา ได้อธิบายว่าวิธีการเหล่านี้มีข้อจำกัดหลายประการ ซึ่งลดโอกาสที่เซ็นเซอร์จะสัมผัสกับวัตถุ ทำให้ความสามารถในการรับรู้ของระบบลดลง เซ็นเซอร์สัมผัสที่มีความละเอียดสูงซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับขื้นผิวเป็นเรื่องที่ยากมากที่จะจำลองและใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง

พลังของสัญญาณไบนารี่

“เราพบว่าเราไม่ต้องการรายละเอียดเกี่ยวกับขื้นผิวของวัตถุเพื่อทำงานนี้ เราต้องการเพียงสัญญาณไบนารี่แบบสัมผัสหรือไม่สัมผัสเท่านั้น ซึ่งง่ายกว่าในการจำลองและถ่ายโอนไปยังโลกแห่งความเป็นจริง” Wang กล่าว

ทีมงานได้ฝึกอบรมระบบโดยใช้การจำลองมือหุ่นยนต์เสมือนที่หมุนวัตถุหลายชนิด รวมถึงวัตถุที่มีรูปทรงไม่ปกติ ระบบประเมินว่าเซ็นเซอร์ใดบนสัมผัสกับวัตถุ ณ จุดเวลาใดระหว่างการหมุน ระบบยังประเมินตำแหน่งปัจจุบันของข้อต่อในมือหุ่นยนต์以及การกระทำก่อนหน้านี้ของข้อต่อเหล่านั้น โดยใช้ข้อมูลนี้ ระบบสั่งให้มือหุ่นยนต์ขยับข้อต่อใดไปที่ใดในจุดเวลาถัดไป

อนาคตของการควบคุมหุ่นยนต์

นักวิจัยได้ทดสอบระบบบนมือหุ่นยนต์จริงกับวัตถุที่ระบบไม่เคยพบมาก่อน มือหุ่นยนต์สามารถหมุนวัตถุหลายชนิดได้โดยไม่หยุดหรือสูญเสียการควบคุม วัตถุเหล่านั้นรวมถึงมะเขือเทศ พริก ถั่วป่น และตุ๊กตายางที่มีรูปทรงซับซ้อน ซึ่งเป็นวัตถุที่ท้าทายที่สุดเนื่องจากรูปทรงของมัน วัตถุที่มีรูปทรงซับซ้อนกว่านั้นใช้เวลานานกว่าในการหมุน มือหุ่นยนต์ยังสามารถหมุนวัตถุรอบแกนต่าง ๆ ได้

ทีมงานกำลังขยายแนวทางของตนไปยังงานจัดการที่ซับซ้อนกว่านี้ พวกเขากำลังพัฒนาวิธีการเพื่อให้มือหุ่นยนต์สามารถจับ โยน และจับลูกบอลได้ “การจัดการในมือเป็นทักษะที่มนุษย์มี แต่สำหรับหุ่นยนต์เป็นเรื่องที่ซับซ้อนมาก” Wang กล่าว “หากเราสามารถให้หุ่นยนต์มีทักษะนี้ได้ จะเปิดประตูสู่งานที่หุ่นยนต์สามารถทำได้”

การพัฒนานี้เป็นก้าวสำคัญในด้านหุ่นยนต์ ซึ่งอาจเปิดทางให้หุ่นยนต์สามารถจัดการวัตถุในความมืดหรือในสถานการณ์ที่ท้าทายต่อการมองเห็น