Технології
Технології

Телекерований робот навчився утримувати предмет на таці

Інженерам вдалося налагодити контакт між маніпулятором і людиною, щоб вони могли утримувати об'єкти безпосередньо не торкаючись їх. Робот «жонглює» об'єктами на підносі, змінюючи рух, щоб запобігти ковзанню і падінню. Людина-оператор контролює маніпулятор, отримуючи зворотній тактильний зв'язок про відмінність між прикладеною силою та тою, що відчуває робот. Стаття доступна у репозиторії HAL.

PRISMA Lab / YouTube

PRISMA Lab / YouTube

Навіщо людині з роботом носити предмети на таці?

Поки повністю автономних роботів не надто безпечно допускати працювати у складних і неструктурованих умовах світу поза лабораторією, телекеровані роботи, які дистанційно управляються людьми видаються кращим рішенням. Так роботизована система і людина-оператор взаємодіють разом, наприклад, щоб захоплювати предмети і транспортувати їх. Однак, роботів досить складно привчити хапати предмети різних форм - маніпулятори роблять у формі оригамі, додають їм присоски, щоб збирати печериці, та навіть використовують вібрації, щоб роботу не доводилося безпосередньо тримати речі.

Як вчені налагодили комунікацію між людиною і роботом?

У новому дослідженні інженери вирішили звернутися до іншого способу маніпулювання предметами, що не потребує безпосереднього хапання. Предмети можна штовхати, перевертати, кидати, стискати, крутити тощо. І класичним прикладом є вміння перевернути млинець на пательні, штовхаючи її. Приблизно цьому і хотіли навчити робота - інженери дали йому тацю, на якій він і мав втримувати предмети. Цього вчені досягли за допомогою регулювання руху маніпулятора таким чином, щоб об'єкт залишався нерухомим. Використання такого «жонглювання» дасть змогу маніпулювати предметами незалежно від їхнього розміру і форми за допомогою однієї і тієї ж роботизованої системи.

Архітектура нового робота надає можливість автономно регулювати розташування об'єкта на підносі, а також відчувати майже те саме, що відчуває маніпулятор, знаючи про відповідність між керованими і виконаними рухами. Людина-оператор контролює рух об'єкта, поки маніпулятор підлаштовується і не дозволяє предмету ковзати тацею і впасти. Тактильний зворотний зв'язок інформує оператора про дії робота, передаючи сили, пропорційні невідповідності між силами, які задаються користувачем, і силами, прикладеними до маніпулятора. Покерувати роботом дали 18 добровольцям джойстиком із трьома ступенями свободи. За словами дослідників, розроблена архітектура показала кращі результати щодо помилок відстеження траєкторії, стійкості і кількості утримуваних об'єктів.

Як вони впоралися із завданням?

Щоб дослідити ефективність нової установки, з роботом провели шість експериментів: звичайне дистанційне керування, загальний контроль з фіксованим положенням підносу, утримування предметів із рухомою тацею та управління з та без тактильного відгуку. За результатами експериментів, маніпулятором вдавалося набагато краще утримувати предмети за допомогою підносу, а добровольці, що брали участь у випробуваннях, могли краще керувати роботом, бо відчували, як саме він підлаштовується. Тим паче, що під час утримування робот рівноваги, тактильний відгук є єдиним способом повідомити користувачеві про необхідність скорегувати свої команди, щоб об'єкт не рухався. Так роботу вдалося втримати куб і чашку, а розроблений підхід можна інтегрувати з іншими підходами для побудови більш складних (автономних або керованих людиною) моделей поведінки.

PRISMA Lab / YouTube