Без перебільшення, інновація, розкрита Дослідницьким інститутом Toyota (TRI), Інститутом передових технологій Toyota, відкрила нову еру у розробці роботів, яким допомагає людина. Нова робота-робота Toyota м’яка, як людський палець, і може розпізнавати форму предметів так само. Правда, не звичайним способом.
Допомога роботам: вони можуть багато чого зробити
Toyota вже багато років працює над розробкою роботів, які можуть ефективно та надійно піклуватися про людей, які потребують підтримки за станом здоров’я чи віку. Важливим елементом цього є те, що роботи повинні мати можливість безпечно захоплювати, піднімати, переносити та приймати предмети. На сьогодні це частково реалізовано. Toyota була відкладена на Олімпійських іграх у Токіо через епідемію коронавірусу вже планували застосовувати це різко гуманоїдний робот T-HR3, здатний до особистої взаємодії. Або робот Human Support (HSR) з точно маневреним захопленням, призначений для обслуговування відвідувачів з обмеженою рухливістю. Останній використовує камери для ідентифікації розміру та положення цілі, але не має тактильних відчуттів, що було б важливим не тільки для виконання завдань, але й для безпечної роботи з людьми, довіреними вам. Наприклад, мати можливість напоїти їх склянкою напою так само природно, як ніби вони брали її у людини.
Нова робота-робота Toyota м’яко адаптується до предметів
Інноваційним рішенням вищезазначеної проблеми є нова розробка Дослідницького інституту Toyota, в якій гнучка поверхня замінює традиційно тверду поверхню захопників. Ідея проекту та керівник Алекс Алспах вклав у «кінчики пальців» робота міхур з латексу, який досить щільний, щоб безпечно схопити предмети. Але він досить м’який, щоб вмістити ці предмети. Дружні М'який міхур захоплювач Структура плеча робота, яку називають захоплювачем з м’якими бульбашками, здатна розпізнавати їх таким чином: замість нервових закінчень інфрачервона (тобто працює в повній темряві) камера всередині сечового міхура контролює деформацію поверхні латексу, припускаючи форму твердість предмета. Для цього інженери застосували щільну точкову матрицю до внутрішньої поверхні міхура з латексу. Камера визначає фізичні процеси, що відбуваються на зовнішній поверхні сечового міхура, через зміну взаємного положення точок і подовження порожніх ділянок між ними.
За словами співробітників проекту, система здатна ідентифікувати об'єкт приблизно за секунду. Це не набагато повільніше, ніж намацати щось у темряві чи в глибині сумки та з’ясувати, що в наших руках, на дотик. Оскільки латекс є не тільки гнучким, але й за своєю суттю клейким, робот повинен схопити його із відносно невеликою силою, що дозволяє виконувати іншу функцію.
Робототехнічна рука не думає, а діє
«Оптичний тактильний датчик» може виявляти не тільки статичні, але й динамічні сили. Тобто він реєструє рух об’єкта. За напрямком руху можна зробити висновок, що тіло вислизнуло з пальців і впало (у цьому випадку робот може затиснути пальці). Або його просто виймає з рук робота той, кого обслуговують, і тому він не тільки безкоштовний, але і ви маєте його відпустити.
Звичайно, можлива будь-яка ситуація між двома крайнощами. Опублікував Toyota Research Institute у відео наприклад, робот торкається перешкоди і використовує її для плавного обертання предмета, що утримується між захоплюючими руками. Цей ряд дій, які ми, люди, можемо робити, не замислюючись, насправді передбачає надзвичайно складну співпрацю перцептивних та рухомих систем.
В іншому прикладі він впевнено і швидко складає порожні фужери. Людині важко виконати завдання, знаючи, що ми працюємо з крихкими інструментами. Однак для руки робота не має значення, якими предметами він рухається. Це залежить від вашого програмування, наскільки тонко чи грубо ви з ними справляєтесь. Третій тест був би надзвичайно складним для традиційного робота, керованого камерою. З подібних предметів, викинутих назад у раковину, майже неможливо з одного погляду визначити, які з них слід викинути у відбірний смітник (ПЕТ-пляшка), а які - у посудомийну машину (кружки), але предмет можна швидко ідентифікується на дотик.
Це все одно, що бути голодною до знань дитиною
Вони навмисно випробовують свого робота в Toyota за допомогою таких повсякденних простих завдань, оскільки він точно розроблений для подолання повсякденних проблем. Звичайно, все це нічого не вартувало б, якби вони реалізували свого робота з дорогих матеріалів та дорогих технологій. Але більша частина руки робота була побудована з використанням існуючих систем (наприклад, камер). Особливістю цього є програмне забезпечення управління. Лише під час проекту розробники зрозуміли, що їхнє рішення не тільки полегшило роботу, але й навчилося. Робота, що бачить, що бачить на камері, потрібно навчити довго розпізнавати даний об’єкт з усіх кутів. З іншого боку, "тактильний" робот просто повинен дати купу даного предмета і дати йому пограти з ним: неодноразово хапати, піднімати, обертати, класти, кидати. Саме так діти пізнають своє оточення.
Фото та відео: Науково-дослідний інститут Toyota