Pomaganie robotom w zdobyciu przyczepności

Jedną z głównych rzeczy, które uniemożliwiają robotom pomoc w codziennych zadaniach jest zwykły brak zręczności manualnej. Nowe badania zespołu z Uniwersytetu Columbia mogą pomóc robotom – i robotom protetycznym – w lepszym uchwyceniu wszelkiego rodzaju obiektów.

Dobra przyczepność: Nowe podejście pozwala skomplikowanej robotycznej ręce na łatwiejsze chwycenie przedmiotu.

Piotra Allena , profesor na Uniwersytecie Columbia i dyrektor tamtejszego Grupa Robotyki i kolega Matei Ciocarlie opracował prostszy sposób kontrolowania zręcznej robotycznej ręki, opierając się na badaniach w dziedzinie biologii. Zdali sobie sprawę, że podczas gdy ludzkie ręce mają około 20 stopni swobody (20 stawów, które mogą się zginać), każdy staw nie jest w stanie poruszać się całkowicie niezależnie; zamiast tego jego ruchy są połączone z ruchami innych stawów przez mięśnie lub nerwy.

Tradycyjnie oprogramowanie używane do sterowania złożoną ręką robota próbowało uwzględnić wszystkie stopnie swobody w stawach dłoni robota, ale jest to obliczeniowo nieporęczne i spowalnia robota. Zamiast tego Allen i Ciocarlie postanowili ograniczyć ruch ręki robota w taki sam sposób, w jaki ogranicza się ludzką rękę. Łącząc w ten sposób jego złącza, wykazali, że możliwe jest sterowanie skomplikowaną ręką robota za pomocą szybszych, wydajniejszych algorytmów i bez utraty jej funkcjonalności. Możesz uczyć się z biologii, aby zmniejszyć stopnie swobody, mówi Allen. Nawet jeśli możesz mieć 20 stopni swobody, nie musisz ich używać.

Naukowcy eksperymentowali z czterema różnymi rodzajami złożonej robotycznej ręki, z których każda miała wiele stawów. Opracowali oprogramowanie do sterowania każdym chwytakiem poprzez łączenie jego połączeń. W symulacjach i testach w warunkach rzeczywistych oprogramowanie było w stanie szybko obliczyć pozycje chwytania w celu uchwycenia różnych przedmiotów, w tym kieliszka do wina, piersiówki, telefonu, modelu samolotu i popielniczki.

System działa dwuetapowo. Najpierw wybiera szereg możliwych ruchów chwytających w zależności od kąta, pod jakim ręka zbliża się do obiektu. Po drugie, wybiera z tych pozycji tę, która zapewni najbardziej stabilny chwyt. Następnie, jeśli kontroler uważa, że ​​pozycja chwytania wygląda dobrze, może wydać polecenie, a ręka chwyci przedmiot.

Chwytanie przedmiotów ludzką ręką to pozornie złożony problem obliczeniowy, mówi Charlie Kemp , profesor Georgia Institute of Technology, która opracowała roboty zdolne do chwytania nieznanych obiektów . Ta praca sugeruje, że tkwi u podstaw prostota. Pokazuje, że skomplikowana ręka może nie wymagać złożonego mózgu.

Obliczone chwyta: Czujnik pozwala systemowi wykryć kierunek zbliżania; oprogramowanie następnie oblicza najbardziej efektywne pozycje chwytania.

Uważam, że jest to droga naprzód dla automatycznego chwytania, dodaje Eric Berger , współdyrektor programu robotyki osobistej w Willow Garage, centrum badań robotyki w Kalifornii. Z mojej perspektywy praca algorytmiczna… jest nowatorska i użyteczna, ale najbardziej ekscytującą rzeczą w tym, co robią, są różne podejścia, jakie przyjmują, aby zastosować te nowe algorytmy w prawdziwym świecie.

W swoich eksperymentach zespół z Columbii zaprogramował system z przybliżonym wyobrażeniem kształtu obiektu, który mógłby chwycić. Następnym krokiem jest połączenie robota chwytającego z systemem, który może oceniać zupełnie nieznane obiekty w świecie rzeczywistym.

Inne grupy badawcze dokonują postępów w tej dziedzinie. Na przykład Intel stworzył technologię, która wykorzystuje pola elektryczne do dokładnego wykrywania delikatnych obiektów w zasięgu, podczas gdy Andrew Ng i współpracownicy z Uniwersytetu Stanforda opracowali robota, który może obliczyć najlepsze miejsce, w którym można złapać przedmiot, którego wcześniej nie widział.

ukryć