Dacă această tehnică funcționează, un robot ar putea fi cel mai bun cărăuș

Roboții umanoizi ar putea ajuta în curând oamenii să îndeplinească o mare varietate de sarcini. Multe dintre sarcinile pe care acești roboți sunt proiectate să le îndeplinească implică ridicarea obiectelor de diferite forme, greutăți și dimensiuni.

În timp ce mulți roboți umanoizi dezvoltați până în prezent sunt capabili să ridice obiecte mici și ușoare, ridicarea obiectelor voluminoase sau grele s-a dovedit adesea mai dificilă. De fapt, dacă un obiect este prea mare sau greu, un robot ar putea ajunge să-l spargă.

Având în vedere acest lucru, cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins și Universitatea Națională din Singapore (NUS) au dezvoltat recent o tehnică ce permite roboților să stabilească dacă vor putea sau nu să ridice o cutie grea cu proprietăți fizice necunoscute. Această tehnică, prezentată într-o lucrare pre-publicată pe arXiv, ar putea permite dezvoltarea unor roboți care pot ridica obiecte mai eficient, reducând riscul ca aceștia să ridice lucruri pe care nu le pot transporta.

„Ne-a interesat în mod deosebit modul în care un robot umanoid poate raționa cu privire la fezabilitatea ridicării unei cutii cu parametri fizici necunoscuți”, a declarat Yuanfeng Han, unul dintre cercetătorii care au realizat studiul, pentru TechXplore. „Pentru a realiza o sarcină atât de complexă, robotul trebuie, de obicei, să identifice mai întâi parametrii fizici ai cutiei, apoi să genereze o traiectorie de mișcare a întregului corp care să fie sigură și stabilă pentru a ridica cutia”.

La ce te-ar putea ajuta un astfel de robot

Procesul prin care un robot generează traiectorii de mișcare care îi permit să ridice obiecte poate fi solicitant din punct de vedere computerizat. De fapt, roboții umanoizi au de obicei o cantitate mare de grade de libertate, iar mișcarea pe care corpul lor trebuie să o facă pentru a ridica un obiect ar trebui să îndeplinească mai multe constrângeri diferite. Aceasta înseamnă că, dacă o cutie este prea grea sau centrul său de masă este prea departe de robot, robotul va fi cel mai probabil în imposibilitatea de a finaliza această mișcare.

„Gândiți-vă la noi, oamenii, atunci când încercăm să ne gândim dacă putem ridica un obiect greu, cum ar fi o ganteră”, a explicat Han. „Mai întâi interacționăm cu gantera pentru a obține o anumită senzație a obiectului. Apoi, pe baza experienței noastre anterioare, știm cumva dacă este prea grea pentru a o ridica sau nu. În mod similar, metoda noastră începe prin construirea unei tabele de traiectorie, care salvează diferite mișcări valide de ridicare pentru robot, corespunzătoare unei game de parametri fizici ai cutiei folosind simulări. Apoi robotul consideră acest tabel ca fiind cunoștințele experienței sale anterioare”.

Tehnica dezvoltată de Han, în colaborare cu colegul său Ruixin Li și supervizorul său Gregory S. Chirikjian (profesor și șef al Departamentului de Inginerie Mecanică la NUS) permite unui robot să obțină o înțelegere a parametrilor de inerție ai unei cutii, spre exemplu, după ce a interacționat scurt cu aceasta. Ulterior, robotul se uită înapoi la tabelul de traiectorie generat de metodă și verifică dacă include o mișcare de ridicare care să-i permită să ridice o cutie cu acești parametri estimați.

Tehnica permite roboților să determine dacă sunt capabili să ridice o cutie grea

Dacă această mișcare sau traiectoria există, atunci ridicarea cutiei este considerată fezabilă și robotul poate finaliza imediat sarcina. Dacă nu există, atunci robotul ia în considerare sarcina dincolo de capacitatea sa.

„În esență, tabelul de traiectorii pe care metoda noastră îl construiește offline salvează traiectorii valabile de mișcare de ridicare a întregului corp, în funcție de gama de parametri de inerție a unei cutii”, a spus Han. „Ulterior, am dezvoltat un algoritm bazat pe interacțiunea fizică care ajută robotul să interacționeze cu cutia în siguranță și să estimeze parametrii de inerție ai cutiei”.

Noua tehnică permite roboților să determine rapid dacă sunt capabili să îndeplinească o sarcină legată de ridicare. Astfel, economisește timp și putere de calcul, deoarece împiedică roboții să fie nevoiți să genereze mișcări ale întregului corp înainte de fiecare încercare de ridicare, chiar și cele nereușite.

Han și colegii săi au evaluat abordarea pe care au dezvoltat-o ​​într-o serie de teste folosind NAO, un renumit robot umanoid dezvoltat de SoftBank Robotics. În aceste încercări, NEO a identificat rapid și eficient obiecte care erau imposibil sau foarte greu de ridicat prin noua tehnică. În viitor, aceeași tehnică ar putea fi aplicată altor roboți umanoizi pentru a-i face mai fiabili și mai eficienți în îndeplinirea sarcinilor care implică ridicarea obiectelor mari sau grele.

„Metoda noastră poate crește semnificativ eficiența de lucru pentru sarcini practice de alegere și plasare, în special pentru sarcini repetabile”, a spus Han. „În munca noastră viitoare, intenționăm să aplicăm abordarea noastră asupra diferitelor obiecte sau sarcini de ridicare”.