Люди подтолкнули роботов к изменению траектории
Инженеры дополнили систему управления робота, научив алгоритм учитывать физическое воздействие со стороны человека не как помеху, а как обучающий стимул. Благодаря этому робот после толчка или нажатия на манипулятор корректирует траекторию движения, говорится на сайте Университета Райса, подробно система описана в IEEE Transactions on Robotics.
Обычно при автономной работе робота физический контакт с человеком рассматривается управляющей системой как помеха. Если при этом человек отклоняет робота от изначальной траектории движения, то алгоритм обычно постарается вернуться к изначально запрограммированному пути кратчайшим образом. Несмотря на то, что это вполне понятный механизм компенсации случайного внешнего воздействия, он не позволяет скорректировать движения робота наиболее понятным и естественным путем, то есть в буквальном смысле «показать, как надо делать». Существуют системы прямого обучения, когда движения робота программируются физическим перемещением его частей в пространстве, но они при этом не позволяют этого делать «на лету», корректируя действия уже работающего устройства.
Теперь инженеры предложили научить роботов корректировать свои движения с учетом физического взаимодействия со стороны человека прямо в процессе выполнения задачи. Для этого Дилан Лоузи (Dylan P. Losey) и Марсиа О’Мэлли (Marcia K. O’Malley) из Университета Райса разработали алгоритм, который воспринимает внешнее физическое воздействие на манипулятор и корректирует траекторию движения, но вместо возврата к заранее заданному пути робот рассчитывает новую траекторию, которая учитывает поправку со стороны человека. При этом робот запоминает изменения и в будущем может использовать уже улучшенную траекторию для выполнения задачи.
Для демонстрации возможностей алгоритма авторы протестировали робота, переносящего кружку над столом, в разных сценариях, причем для наглядности разработчики записали на видео как действия стандартного алгоритма, который старается следовать изначально заданному пути, так и действия модифицированной системы, которая воспринимает толчки и нажатия человека. В некоторых примерах манипулятор действительно заметно поменял траекторию с учетом действий человека, в то время как манипулятор, управляемый стандартным алгоритмом, приходилось постоянно отталкивать для изменения траектории.
«Смена парадигмы в этой работе заключается в том, что робот должен относиться к человеку не как к случайной помехе, а как к рациональному существу, у которого есть причина для физического взаимодействия,» — отметил Дилан Лоузи. «Робот вместо того, чтобы просто избегать контакта с человеком, должен уметь понять, что происходит, чтобы улучшить свою работу».
Вопрос физического взаимодействия роботов и людей также нередко рассматривается с точки зрения безопасности человека. В прошлом году американские исследователи создали алгоритм для роботов, работающих в группе, который позволяет им избегать столкновений друг с другом и даже с роботами, которые не соблюдают такие правила безопасности. А немецкие исследователи представили воздушную подушку для робота-манипулятора, которая надувается как только он начинает движение, и тем самым защищает окружающих людей от столкновений с жесткими или острыми частями робота.
Он предназначен для разгрузки грузовых полуприцепов и контейнеров
Японская компания Mujin, занимающаяся разработкой роботов для работы на складах и систем управления для них, показала работу своего робота TruckBot, предназначенного для разгрузки содержимого трейлеров и грузовых контейнеров. Видео доступно на YouTube-канале компании. Разгрузка содержимого автомобильных полуприцепов и грузовых контейнеров на складах и в логистических центрах может требовать довольно много времени, выступая в роли «бутылочного горлышка», из-за которого в цепочке поставок возникают задержки. Кроме того, зачастую эта физически изнурительная работа выполняется рабочим персоналом вручную, что может представлять угрозу для здоровья людей. Решением этих проблем мог бы стать робот TruckBot, который разрабатывается японской компанией Mujin. Основанная в 2011 году в Токио компания специализируется на создании роботов для складских и логистических работ, а также разработке систем управления для них. Робот TruckBot предназначен для разгрузки грузовых прицепов и контейнеров. Основной элемент его конструкции — подвижная грузовая стрела с транспортерными лентами и роликами наверху. Стрела может отклоняться по вертикали и горизонтали, а также двигаться вперед вместе с рамой робота, проникая вглубь разгружаемого грузового контейнера или прицепа на расстояние до 15 метров. Система управления определяет с помощью камер положение объекта в грузовом контейнере. После этого стрела подводится к объекту и с помощью вакуумных присосок захватывает, подтягивает и устанавливает его на транспортерную ленту. По ней груз попадает на конвейер, установленный позади робота, который перемещает его дальше, например, на сортировку. Таким образом TruckBot способен разгрузить 1000 единиц груза, каждый массой до 22 килограмм за час работы. TruckBot может работать самостоятельно или быть частью группы, состоящей из нескольких роботов разного назначения и конвейеров, объединенных в единую систему, предназначенную для разгрузки, погрузки, сортировки, паллетирования и депаллетирования грузов. Для управления этой системой служит другая разработка компании — система управления MujinController. Использование специализированных роботов, таких как TruckBot, разработанных для выполнения одной конкретной задачи, способно повысить эффективность работы. Однако, их установка может потребовать внесения изменений или даже перестройки помещений. Человекоподобные роботы, созданием которых в последнее время занимается все больше компаний, будут лишены такого недостатка. Благодаря своей антропоморфности они способны передвигаться по тем же помещениям и взаимодействовать с теми же инструментами, что и люди, без необходимости что-либо специально изменять. Например, недавно американская компания Apptronik представила раннюю версию человекоподобного робота Apollo для складской работы.