Robotkéz önállóan jár és manipulál, ETH Zürich kutatása

Egy kereskedelmi robotkézből teljes értékű, önálló robotot faragtak az ETH Zürich kutatói. A szerkezet az ujjbegyein jár, miközben képes manipulálni a környezetét. A projekt vezetője, Amirhossein Kazemipour szerint a megoldás hasznos lehet szűk helyeken végzett karbantartási feladatokban vagy akár keresés- és mentés műveletek során, ahol a robot leválaszthatja a kezét, hogy behatoljon olyan területekre, ahová a teste többi része nem férne be. (IEEE Robotics)

A kutatók a Wuji Technology egyik robotkezét használták fel, amelyet egy 80 grammos hátizsákkal egészítettek ki. Ez a hátizsák tartalmazza az akkumulátort, egy tehetetlenségi mérőegységet (IMU) és egy Raspberry Pi Zero számítógépet. Kazemipour elmondta, hogy azért választották a kereskedelmi robotkart, hogy ne sérüljenek a manipulációs képességei, ugyanakkor ez jelentős kihívást is jelentett, mivel a kéz formája a fogásra optimalizált, nem pedig a mászásra.

Hogyan tanul meg járni a robotkéz?

A járás és a manipuláció elsajátításához a kutatók szimulációban, megerősítéses tanulási módszerrel képeztek egy modellt. Ez a módszer lényege, hogy a modell sok próbálkozás és hiba árán tanul, jutalmat kap a helyes viselkedésért, és büntetést a hibákért. A kéz szokatlan geometriája – különböző hosszúságú ujjak és egy oppozíciós hüvelykujj – miatt nem tudták a hagyományos, más robotoknál alkalmazott módszereket használni.

Egyedi megoldásként minden ujjnak külön céltávolságot határoztak meg a tenyérhez képest, és büntették az eltéréseket, így hozva létre „virtuális rugókat”, amelyek a mászópozícióban tartják az ujjakat. A kutatók külön modelleket képeztek a kéz felborulás utáni felállására, billentyűzet nyomkodására és tárgyak célzott eltolására is. Mind a négy modell elfér az onboard számítógépen.

Valós tesztek és jövőbeli kilátások

Valós tesztek során a robotkéz 14 különböző felületen – sima padlón, fémrácson, füvön és kavicson – mászott. Képes volt jobbra és balra fordulni, átlagosan 9 centiméter per másodperces sebességgel haladva. A kísérletek azt is igazolták, hogy a kéz 25 próbálkozásból 21-szer képes volt felállni, ha felborult.

Egy felülnézeti kamerából érkező videójel alapján pedig képes volt autonóm módon 15 egymást követő alkalommal egy 41 grammos kockát eltolni egy célpontig. Masahiko Inami, a Tokiói Egyetem professzora szerint a munka legérdekesebb aspektusa, hogy ugyanazok az ujjak mozgatják a kezet, tartják a súlyát és kölcsönhatásba lépnek a környezettel.

Hideki Shimobayashi, Inami laborjának kutatója ugyanakkor felhívta a figyelmet, hogy a járás más terhelést jelent a kézre, mint a fogás, így a tartósság kihívást jelenthet. Matei Ciocarlie, a Columbia Egyetem docense szerint a robotkezek képességei nem korlátozódhatnak az emberi megfelelőikre, és ez a munka egy új mobil manipulatortípus lehetőségét veti fel, amely egyszerre ügyes, képes komplex terepen mozogni és saját méretű terheket mozgatni.

Kazemipour víziója egy olyan robotika, ahol a testrészek nem egyetlen feladathoz kötöttek, hanem dinamikusan képesek átváltani szerepek között, akár önálló ügynökké is válva a feladattól függően.