211service.com
Maanlanding-equivalent voor robots: een IKEA-stoel in elkaar zetten
Mensen zijn al lang bang dat robots de wereld overnemen. De waarheid is echter prozaïscher. Het is zeker zo dat robots een revolutie teweeg hebben gebracht in bepaalde taken, zoals bijvoorbeeld de autoproductie.
Maar bij veel taken in de echte wereld komen robots een slechte tweede op de mens. Ze vinden het onmogelijk om te werken in de rommelige, rommelige omgeving waar mensen gemakkelijk mee omgaan. Ze hebben moeite met het lokaliseren en oppakken van kleine voorwerpen en ze missen de fijne controle om componenten in elkaar te zetten.
Al deze problemen worden geïllustreerd in één enkele taak: de montage van een IKEA-stoel. Dit is een activiteit die veel mensen met wisselend succes zullen hebben uitgevoerd, maar die robots gewoon niet kunnen voltooien. Tenminste nog niet.
Nu hebben Francisco Suarez-Ruiz en Quang-Cuong Pham van de Nanyang Technological University in Singapore zichzelf tot doel gesteld om met een robot een IKEA-stoel in elkaar te zetten. En vandaag onthullen ze de vooruitgang die ze hebben geboekt. Hun robot is niet helemaal in staat om de hele taak te voltooien, maar hij heeft belangrijke stappen in die richting gezet.
De robot in kwestie bestaat uit twee armen die over zes assen kunnen bewegen, elk uitgerust met parallelle grijpers om objecten op te pakken. Deze grijpers kunnen objecten niet in de hand manipuleren als ze eenmaal zijn opgepakt. Ze zijn echter gebruikelijk in de industrie, dus alle lessen die Suarez-Ruiz en Pham leren, zullen breed toepasbaar zijn.
De grijpers hebben ook krachtsensoren om te bepalen hoe sterk ze grijpen en hoe krachtig ze objecten in contact met elkaar duwen. De robot heeft ook een vision-systeem bestaande uit zes camera's die tot vijf objecten kunnen volgen met een positionele nauwkeurigheid van ongeveer drie millimeter.
Dat is een indrukwekkend stuk uitrusting, maar het komt een formidabele tegenstander tegen in de vorm van een IKEA-stoel.
Suarez-Ruiz en Pham hebben het werk van assemblage opgesplitst in verschillende deeltaken. Een daarvan is het inbrengen van een kleine houten cilinder, een plug, in een gat in een andere houten stok.
Deze activiteit zelf bestaat uit drie taken. Eerst moet één arm de plug lokaliseren en oppakken. Ten tweede moet de andere arm de houten stok lokaliseren en oppakken. Ten slotte moet de robot het gat lokaliseren en de plug erin steken.
Die robot loopt meteen tegen een aantal problemen aan. De eerste is dat de plug slechts enkele millimeters groot is en zo dicht bij de limiet van positionele nauwkeurigheid van het zichtsysteem.
Suarez-Ruiz en Pham lossen dit op met een protocol waarbij de robot de parallelgrijpers bij de deuvel plaatst, terwijl hij voelt dat deze in contact staat met de tafel. Het sluit dan langzaam zijn greep om de plug te grijpen.
De stick is makkelijker vast te pakken. Maar het gat erin is moeilijk te lokaliseren omdat het ook op de grens ligt van wat het systeem kan waarnemen.
Suarez-Ruiz en Pham hebben een ander protocol om dit op te lossen. De robot plaatst de plug op de stok in de buurt van het gat en voert een voorgeprogrammeerde reeks bewegingen uit om de vorm van het oppervlak en de randen in kaart te brengen met behulp van zijn krachtsensoren. Vervolgens onderzoekt het het oppervlak in de buurt van het gat door de plug voorzichtig tegen het oppervlak te duwen totdat het in het gat komt.
En dat is het: de eerste succesvolle robotinbrenging van een houten deuvel in een gat in zoiets als echte wereldomstandigheden. Suarez-Ruiz en Pham hebben een video gepost van hun robot in actie hier .
Dat is een belangrijke stap op weg naar de bedrieglijk moeilijke taak om een IKEA stoel in elkaar te zetten. En het duo is vastbesloten om verder te gaan. Dit werk zal doorgaan totdat alle taken die nodig zijn voor het monteren van een IKEA-stoel zijn voltooid, zeggen ze.
Natuurlijk zijn de omstandigheden niet helemaal waar de meeste mensen mee te maken hebben. De onderdelen zijn duidelijk zichtbaar op een witte tafel onder goede verlichting, in plaats van op de vloer te liggen op een slecht verlichte zolder omringd door kartonnen verpakkingen. Ook zijn er geen andere afleidingen zoals ontbrekende onderdelen, betweterige helpers of schreeuwende kinderen op de achtergrond.
Maar misschien is het grootste probleem dat dit systeem geen interactie kan hebben met mensen, die volledig uit de buurt moeten worden gehouden om te voorkomen dat de robot hen verwondt. Dat is een probleem waar andere groepen mee beginnen.
Misschien zullen deze groepen samen een machine bedenken die met succes taken kan voltooien die fijne motoriek vereisen, onder een breed scala van reële omstandigheden zonder de mensen om hen heen te verwonden. In veel opzichten is dit doel het equivalent van de maanlandingen voor robotica - het is een extreem moeilijke, maar gemakkelijk voor te stellen taak die een enorme impact op de mensheid kan hebben.
Want als dat gebeurt, zullen robots echt nuttige huishoudelijke apparaten zijn geworden die misschien sommige aspecten van onze wereld overnemen.
Referentie: arxiv.org/abs/1509.04806 : A Framework for Fine Robotic Assembly