Robot buduje meble IKEA za pomocą kamery 3D, chwytaków i czujników siły

Po trzech latach badań, które były wspierane przez granty z Ministerstwa Edukacji Singapuru, Singapore-MIT Alliance for Research & Technology (SMART) i NTUitive, ramię innowacji i przedsiębiorstw Nanyang Technology University (NTU), zespół naukowców z Wyższej Szkoły Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej opracował autonomiczny robot montujący meble, który składa się z dwóch robotycznych ramion z chwytakami i kamery 3D

W ubiegłym miesiącu zespół NTU, złożony z Dr Francisco Suárez-Ruiz, absolwent uniwersytetu Xian Zhou i adiunkt Quang-Cuong Pham, opublikowali artykuł w magazynie Science Robotics na temat wyników swojego robota, zatytułowany "Czy roboty mogą złożyć krzesło IKEA?" < p> "Dla robota złożenie krzesła IKEA z taką precyzją jest bardziej złożone niż się wydaje. Zadanie montażu, które może przybierać naturalną postać u ludzi, musi zostać podzielone na różne etapy, takie jak określenie, gdzie znajdują się różne części fotela, siła potrzebna do uchwycenia części i upewnienie się, że roboty poruszają się bez kolizji w każdym z nich. inny. Dzięki znacznemu wysiłkowi inżynierskiemu opracowaliśmy algorytmy, które umożliwią robotowi podjęcie niezbędnych kroków w celu samodzielnego złożenia krzesła "- wyjaśnił profesor Pham.

" Chcemy zintegrować więcej sztucznej inteligencji z tym podejściem aby uczynić robota bardziej autonomicznym, aby mógł nauczyć się różnych etapów montażu krzesła przez ludzką demonstrację lub czytając instrukcję obsługi, lub nawet z obrazu złożonego produktu. "

W zaledwie 8 minut i 55 sekund, robot, wykonany z komponentów zakupionych z półki, był w stanie złożyć jeden z klasycznych krzeseł Stefana, wykonanych z lakierowanej sosny; obejmowało to znalezienie wszystkich części i niezależne planowanie ich ścieżek ruchu. Jak więc udało się zespołowi NTU zbudować robota, który może wykonać zadanie tak odrażające, że niektóre pary rozważają nawet rozwód?

Robot został specjalnie zaprojektowany, aby naśladować "sprzęt" ludzi, którzy używali rzeczy razem - ramiona są robotami przemysłowymi, sześcioosiowymi robotycznymi, z dwoma równoległymi chwytakami do podnoszenia przedmiotów i dwóch nadgarstków z czujnikami siły, dzięki czemu robot wie, jak mocno coś chwyta i naciska na inny obiekt. Oczy są szczegółową kamerą 3D, która była używana w przeszłości, aby pomóc w osiągnięciu następnego poziomu w wirtualnym świeciegranie, uchwycenie historycznie istotnych budynków i artefaktów, a nawet pomoc w chirurgii.

Algorytmy kodowania z trzech bibliotek open source, zaprojektowane przez zespół, pomagają robotowi zaplanować szybki, wolny od kolizji ruch z obydwoma rękami ", Która jest również zintegrowana zarówno z percepcją dotykową, jak i wzrokową. Ilość siły zużywanej przez ramiona robotyczne do chwytania kawałków i wykonywania prostych czynności, takich jak wkładanie tych małych drewnianych kołków, musi być regulowana. Jak wyjaśnił profesor Pham, jest to trudne, ponieważ roboty przemysłowe są lepiej precyzyjne pozycjonowanie, niż regulacja siły.

Czujniki siły na nadgarstkach robota pomagają robotowi konsekwentnie i dokładnie podnosić kawałki , a także przesuwanie wtyczek po powierzchni, aby znaleźć otwory, a następnie wstawienie ich.

Choć myśl o robocie budującym moje meble jest z pewnością pociągająca, jego większy cel jest o wiele ważniejszy. Używa się go do badania i odkrywania dziedziny robotyki znanej jako zręczna manipulacja, która wymaga precyzyjnej kontroli siły i przypomina ludzi podczas manipulacji obiektami, ponieważ ma specjalne roboty palce i ręce.

Profesor Pham powiedział, że do tego momentu autonomiczna demonstracja zręcznej manipulacji była używana tylko w bardziej "elementarnych zadaniach".

"Jednym z powodów może być to, że złożone zadania manipulacyjne w ludzkich środowiskach wymagają wielu różnych umiejętności" - wyjaśnił profesor Pham. "Obejmuje to możliwość mapowania dokładnych lokalizacji elementów, planowania ścieżki ruchu bezkolizyjnego i kontrolowania wymaganej siły. Oprócz tych umiejętności, musisz być w stanie zarządzać złożonymi interakcjami między robotem a środowiskiem.

"Sposób, w jaki zbudowaliśmy naszego robota, od równoległych chwytaków do czujników siły na nadgarstkach , wszystkie prace zmierzają do manipulowania obiektami w taki sposób, w jaki ludzie by to zrobili. "

Naukowcy NTU są przekonani, że ich autonomiczny robot mógłby, jak to określiła uczelnia," mieć największą wartość ", gdy służy do wykonywania precyzyjnych zadań w przemyśle które nie wymagają wyspecjalizowanych maszyn ani linii montażowych, chociaż robotyzacja również tam się wyróżnia.

Teraz, gdy osiągnęli cel pokazujący zdolność robota do budowy fotela IKEA, zespół współpracę z różnymi firmami w celu zastosowania tego rodzaju manipulacji w wielu branżach. Na przykład obecnie pracują nad przygotowaniem robota do klejenia szkła - pomocne waplikacje motoryzacyjne - i wiercenie otworów w metalowych elementach samolotu.

Przedyskutuj ten i inne tematy związane z drukowaniem 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się przemyśleniami w komentarzach poniżej.