Odpowiednik lądowania na Księżycu dla robotów: składanie krzesła IKEA

Ludzie od dawna obawiają się, że roboty przejmują świat. Prawda jest jednak bardziej prozaiczna. Z pewnością roboty zrewolucjonizowały niektóre zadania, takie jak np. produkcja samochodów.

Jednak w wielu rzeczywistych zadaniach roboty są słabą sekundą po ludziach. Nie mogą pracować w bałaganiarskim, zagraconym środowisku, z którym ludzie łatwo sobie radzą. Mają trudności z lokalizowaniem i podnoszeniem małych przedmiotów oraz brak im precyzyjnej kontroli nad montażem komponentów.

Przykładem wszystkich tych problemów jest jedno zadanie — montaż krzesła IKEA. Jest to czynność, którą wielu ludzi wykona z różnym powodzeniem, ale której roboty po prostu nie mogą wykonać. Przynajmniej jeszcze nie.

Teraz Francisco Suarez-Ruiz i Quang-Cuong Pham z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze postawili sobie za cel złożenie krzesła IKEA za pomocą robota. A dzisiaj ujawniają postęp, jaki poczynili. Ich robot nie jest w stanie wykonać całego zadania, ale wykonał znaczące kroki w tym kierunku.

Robot, o którym mowa, składa się z dwóch ramion zdolnych do ruchu w sześciu osiach, z których każde wyposażone jest w równoległe chwytaki do podnoszenia przedmiotów. Chwytaki te nie mogą manipulować przedmiotami w dłoni po ich podniesieniu. Są one jednak powszechne w przemyśle, więc wszelkie lekcje, których nauczą się Suarez-Ruiz i Pham, będą miały szerokie zastosowanie.

Chwytaki są również wyposażone w czujniki siły, które określają, jak mocno chwytają i jak mocno popychają obiekty, aby się ze sobą stykały. Robot posiada również system wizyjny składający się z sześciu kamer, które mogą śledzić do pięciu obiektów z dokładnością pozycjonowania około trzech milimetrów.

To imponujący zestaw, ale napotyka potężnego przeciwnika w postaci krzesła IKEA.

Suarez-Ruiz i Pham podzielili pracę montażową na różne podzadania. Jednym z nich jest włożenie małego drewnianego cylindra, kołka, w otwór w innym drewnianym kiju.

Samo to działanie składa się z trzech zadań. Najpierw jedno ramię musi zlokalizować i podnieść kołek. Po drugie, drugie ramię musi zlokalizować i podnieść drewniany kij. Na koniec robot musi zlokalizować otwór i włożyć w niego kołek.

Ten robot natychmiast napotyka szereg problemów. Po pierwsze, kołek ma tylko kilka milimetrów i jest tak blisko granicy dokładności pozycjonowania systemu wizyjnego.

Suarez-Ruiz i Pham rozwiązują to za pomocą protokołu, w którym robot umieszcza równoległe chwytaki w pobliżu kołka, czując, że styka się on ze stołem. Następnie powoli zamyka uchwyt, aby chwycić kołek.

Kij jest łatwiejszy do uchwycenia. Ale dziura w nim jest trudna do zlokalizowania, ponieważ ona również znajduje się na granicy wizji, którą system może wykryć.

Suarez-Ruiz i Pham mają inny protokół rozwiązania tego problemu. Robot umieszcza kołek na drążku w pobliżu otworu i wykonuje zaprogramowaną sekwencję ruchów, aby za pomocą czujników siły odwzorować kształt powierzchni i jej krawędzi. Następnie bada powierzchnię w pobliżu otworu, delikatnie dociskając kołek do powierzchni, aż wejdzie do otworu.

I to wszystko – pierwsze udane robotyczne włożenie drewnianego kołka do dziury w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Suarez-Ruiz i Pham opublikowali wideo przedstawiające swojego robota w akcji tutaj .

To ważny krok w kierunku zwodniczo trudnego zadania, jakim jest złożenie krzesła IKEA. A duet jest zdeterminowany, by iść dalej. Ta praca będzie trwać do zakończenia wszystkich zadań wymaganych do złożenia krzesła IKEA, mówią.

Oczywiście warunki nie są do końca tym, z czym większość ludzi musi sobie radzić. Części są wyraźnie widoczne na białym stole przy dobrym oświetleniu, a nie rozrzucone na podłodze na słabo oświetlonym strychu otoczonym kartonowymi opakowaniami. Nie ma też innych elementów rozpraszających, takich jak brakujące części, wszystkowiedzący pomocnicy czy krzyczące dzieciaki w tle.

Ale być może największym problemem jest to, że ten system nie może wchodzić w interakcje z ludźmi, których należy całkowicie trzymać z daleka, aby robot ich nie zranił. To problem, z którym zaczynają sobie radzić inne grupy.

Być może razem te grupy opracują maszynę, która może z powodzeniem wykonywać zadania wymagające precyzyjnej kontroli motorycznej, w szerokim zakresie rzeczywistych warunków bez szkody dla ludzi wokół nich. Pod wieloma względami ten cel jest odpowiednikiem lądowania na Księżycu dla robotyki — jest to niezwykle trudne, ale łatwe do wyobrażenia zadanie, które może mieć ogromny wpływ na ludzkość.

Gdy tak się stanie, roboty naprawdę staną się użytecznymi urządzeniami gospodarstwa domowego, które mogą przejąć niektóre aspekty naszego świata.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1509.04806 : Ramy dla precyzyjnego montażu robotów

ukryć