Създадоха изключително сръчна роботизирана ръка, която отлично борави с обекти без нужда от машинно зрение

Представете си, че търсите дистанционното за осветлението или телевизора в тъмния си хол някоя вечер. Намирате го пипнешком на дивана и без да виждате нищичко в мрака все пак успявате да натиснете желания бутон. Това е възможно благодарение на усъвършенстваните тактилни умения на човека – да изучава и разпознава различни обекти само посредством сетивните си усещания за допир.

 

Инженери от Колумбийския университет наскоро обявиха революционна разработка в тази сфера, която доближава роботизираните системи до хората чрез възможността си да борави адекватно с различни обекти и "в тъмното" – без необходимост от система за машинно зрение.

 

Изключително сръчната роботизирана ръка, създадена от американския екип, е първата система по рода си, която разполага с усъвършенствани тактилни способности, базирани на т. нар. моторни обучителни алгоритми.

 

Предизвикателството

 

За проектантите на автоматизирани манипулатори подобна сръчност традиционно е трудно постижима без на робота да се осигури ключовото придружаващо сетиво – камерата за машинно зрение. "Слепите" хващачи могат чрез безкрайно повторяеми и еднотипни действия да захващат и позиционират определен тип компоненти или изделия. Всяка промяна в задачата обаче – тип на продукта, различно местоположение и т. н. – може да доведе до неуспех.

 

Комплексните приложения в модерната индустрия, включващи монтаж, сглобяване, вгнездяване, преориентиране, асемблиране, опаковане и др., особено при нехомогенни и разнородни продуктови потоци, обикновено се възлагат на "виждащи" и интелигентни роботи, които могат гъвкаво да се адаптират към промените в реално време.

 

Манипулаторът, който действа опипом

 

За да демонстрират уменията на системата си, разработчиците й избират изключително трудна задача в сферата на манипулацията – завъртане на захванат обект с нестандартна форма, без да се компрометира сигурността на захвата и да се допуска риск от неговото изпускане.

 

 

За роботизираните ръце подобно предизвикателство по традиция е сложно, тъй като изисква непрекъснато препозициониране на челюстите и пръстите, но в различни и често непоследователни схеми. В един и същи момент дадена част от пръстите трябва да бъдат повдигнати от обекта, за да бъдат преместени, а останалите да продължат да го държат стабилно в правилните точки, за да не го изпуснат.

 

Сръчната "невиждаща" ръка на колумбийските инженери успява да се справи отлично със заданието дори без придружаваща камера или сензор за компютърно зрение. Така системата е независима от лоши осветителни условия, замъгляване, препречване на зрителното поле и други традиционни проблеми пред автоматизираното визуално идентифициране. Това я прави подходящо решение дори за т. нар. "lights-out" приложения във високоавтоматизираното производство (автономна работа на оборудването "на тъмно", без оператори и човешки контрол), където базираните на зрение алгоритми биха били неефективни.

 

Потенциални приложения

 

Създателите на иновацията очакват скорошни успешни внедрявания на технологията в сферата на роботизираната манипулация, складовата дейност и логистиката, линиите за асемблиране и високотехнологични производства като електрониката например.

 

В предишни свои проекти екипът е работил по оптично базирани тактилни пръсти за роботизирани манипулатори, като една от разработките им успява да постигне контактна локализация на обекти с комплексни профили и извивки с ултрависока прецизност от порядъка на части от милиметъра.

 

 

В настоящата си работа обаче инженерите решават да елиминират фактора на зрението, за да тестват уменията си в сферата на тактилните технологии. Прототипът, който разработват, е с 5 пръста (подобно на човешката ръка) и 15 стави с независимо задвижване. Всеки пръст е оборудван с иновативната технология за роботизиран допир, създадена от екипа, която се основава на моторни обучителни алгоритми или обучение чрез практика.

 

Благодарение на дълбоко машинно самообучение с утвърждение ръката успява бързо да се научи как да изпълнява нови и все по-комплексни задачи, а за да усвои умения, за които биха били необходими години практика, са й нужди едва няколко часа боравене с обектите в реално време.

 

Роботи, които еднакво добре възприемат света и взаимодействат с него

 

Целта на екипа е в бъдещите си проекти да обедини т. нар. абстрактна или семантична интелигентност на роботите, изискваща концептуално разбиране на това как функционира околният свят, с въплатената им интелигентност или способностите им физически да взаимодействат със средата. И ако големите езикови модели, като GPT-4 на OpenAI и PALM на Google са разработени с фокус върху първия тип интелект, то разработката на колимбийските инженери представлява сериозен напредък в сферата на втория.

 

Повече за сръчната роборъка вижте в следващото видео:

 

 

 

Източник: Columbia University

Ключови думи: Колумбийски университет   роботизирана ръка   роботизиран манипулатор   машинно зрение   машинно самообучение   дълбоко самообучение  

Област: Роботика