Månelandingsækvivalent for robotter: Samling af en IKEA stol

Mennesker har længe frygtet, at robotter er ved at overtage verden. Sandheden er dog mere prosaisk. Det er bestemt sådan, at robotter har revolutioneret visse opgaver, såsom bilproduktion, for eksempel.

Men i mange opgaver i den virkelige verden kommer robotter en dårlig andenplads for mennesker. De finder det umuligt at arbejde i det rodede, rodede miljø, som mennesker nemt kan klare. De har svært ved at lokalisere og samle små genstande op, og de mangler den fine kontrol til at samle komponenter.

Alle disse problemer er eksemplificeret i en enkelt opgave – samlingen af ​​en IKEA stol. Dette er en aktivitet, som mange mennesker vil have udført med varierende grader af succes, men som robotter simpelthen ikke kan gennemføre. I hvert fald ikke endnu.

Nu har Francisco Suarez-Ruiz og Quang-Cuong Pham ved Nanyang Technological University i Singapore sat sig det mål at samle en IKEA stol ved hjælp af en robot. Og i dag afslører de de fremskridt, de har gjort. Deres robot er ikke helt i stand til at fuldføre hele opgaven, men den har taget betydelige skridt i den retning.

Den pågældende robot består af to arme, der er i stand til seks-akset bevægelse, hver udstyret med parallelle gribere til at opfange genstande. Disse gribere kan ikke manipulere genstande i hånden, når de først er samlet op. Men de er almindelige i industrien, så alle lektioner, som Suarez-Ruiz og Pham lærer, vil være bredt anvendelige.

Griberne har også kraftsensorer til at bestemme, hvor stærkt de griber, og hvor kraftigt de skubber genstande i kontakt med hinanden. Robotten har også et visionsystem bestående af seks kameraer, der kan spore op til fem objekter med en positionsnøjagtighed på omkring tre millimeter.

Det er et imponerende sæt, men det møder en formidabel modstander i form af en IKEA stol.

Suarez-Ruiz og Pham har opdelt opgaven med montering i forskellige underopgaver. En af disse er indsættelsen af ​​en lille træcylinder, en dyvel, i et hul i en anden træpind.

Selve denne aktivitet består af tre opgaver. Først skal den ene arm finde og samle dyvlen op. For det andet skal den anden arm finde og samle træpinden op. Til sidst skal robotten lokalisere hullet og indsætte dyvlen i det.

Den robot løber straks ind i en række problemer. Den første er, at dyvlen kun er få millimeter stor og så tæt på synssystemets grænse for positionsnøjagtighed.

Suarez-Ruiz og Pham løser dette med en protokol, hvor robotten placerer parallelgriberne i nærheden af ​​dyvlen, mens den føler, at den er i kontakt med bordet. Den lukker derefter sit greb langsomt for at gribe dyvlen.

Pinden er lettere at få fat i. Men hullet i det er svært at lokalisere, fordi det også er på grænsen af ​​det syn, som systemet kan registrere.

Suarez-Ruiz og Pham har en anden protokol til at løse dette. Robotten placerer dyvlen på pinden nær hullet og udfører en forudprogrammeret sekvens af bevægelser for at kortlægge formen af ​​overfladen og dens kanter ved hjælp af dens kraftsensorer. Den udforsker derefter overfladen nær hullet ved at skubbe dyvlen forsigtigt mod overfladen, indtil den går ind i hullet.

Og det er det - den første vellykkede robotindsættelse af en trædyvel i et hul i noget, der ligner virkelige verdensforhold. Suarez-Ruiz og Pham har postet en video af deres robot i aktion her .

Det er et vigtigt skridt mod den vildledende vanskelige opgave at samle en IKEA stol. Og duoen er fast besluttet på at gå videre. Dette arbejde vil fortsætte indtil færdiggørelsen af ​​alle de opgaver, der kræves for at samle en IKEA stol, siger de.

Selvfølgelig er forholdene ikke helt, hvad de fleste mennesker skal klare. Delene er tydeligt synlige på et hvidt bord under godt lys, frem for strøet på gulvet i et dårligt oplyst loft omgivet af papemballage. Der er heller ikke andre distraktioner såsom manglende dele, know-it-all hjælpere eller skrigende børn i baggrunden.

Men det største problem er måske, at dette system ikke kan interagere med mennesker, som skal holdes helt væk, for at robotten ikke kan skade dem. Det er et problem, som andre grupper begynder at håndtere.

Måske vil disse grupper sammen komme med en maskine, der med succes kan udføre opgaver, der kræver finmotorisk kontrol, under en bred vifte af virkelige forhold uden at skade menneskene omkring dem. På mange måder svarer dette mål til månelandingerne for robotteknologi - det er en ekstremt vanskelig, men let forestillet opgave, der kan have en enorm indflydelse på menneskeheden.

For når det sker, vil robotter virkelig være blevet nyttige husholdningsapparater, som meget vel kan overtage nogle aspekter af vores verden.

Ref: arxiv.org/abs/1509.04806 : A Framework for Fine Robotic Assembly

skjule