Equivalente allo sbarco sulla luna per i robot: assemblaggio di una sedia IKEA

Gli esseri umani temono da tempo che i robot stiano conquistando il mondo. La verità, tuttavia, è più prosaica. È certamente vero che i robot hanno rivoluzionato alcuni compiti come la produzione di automobili, ad esempio.

Ma in molti compiti del mondo reale, i robot sono un pessimo secondo rispetto agli umani. Trovano impossibile lavorare nell'ambiente disordinato e disordinato che gli esseri umani affrontano facilmente. Hanno difficoltà a localizzare e raccogliere piccoli oggetti e non hanno il controllo preciso per assemblare i componenti.

Tutti questi problemi sono esemplificati in un unico compito: l'assemblaggio di una sedia IKEA. Questa è un'attività che molti umani avranno svolto con vari gradi di successo ma che i robot semplicemente non possono completare. Almeno non ancora.

Ora Francisco Suarez-Ruiz e Quang-Cuong Pham della Nanyang Technological University di Singapore, si sono posti l'obiettivo di assemblare una sedia IKEA utilizzando un robot. E oggi rivelano i progressi che hanno fatto. Il loro robot non è del tutto in grado di completare l'intero compito, ma ha compiuto passi significativi in ​​quella direzione.

Il robot in questione è costituito da due bracci capaci di un movimento a sei assi, ciascuno dotato di pinze parallele per raccogliere oggetti. Queste pinze non possono manipolare oggetti in mano una volta che sono stati raccolti. Tuttavia, sono comuni nell'industria, quindi qualsiasi lezione imparata da Suarez-Ruiz e Pham sarà ampiamente applicabile.

Le pinze hanno anche sensori di forza per determinare la forza con cui stanno afferrando e con quale forza spingono gli oggetti a contatto l'uno con l'altro. Il robot ha anche un sistema di visione composto da sei telecamere in grado di tracciare fino a cinque oggetti con una precisione di posizione di circa tre millimetri.

È un kit impressionante, ma si scontra con un formidabile avversario sotto forma di una sedia IKEA.

Suarez-Ruiz e Pham hanno suddiviso il lavoro di assemblaggio in vari compiti secondari. Uno di questi è l'inserimento di un cilindretto di legno, un tassello, in un foro in un altro bastoncino di legno.

Questa stessa attività è composta da tre compiti. Per prima cosa, un braccio deve individuare e raccogliere il tassello. In secondo luogo, l'altro braccio deve individuare e raccogliere il bastone di legno. Infine, il robot deve individuare il foro e inserirvi il tassello.

Quel robot incontra immediatamente una serie di problemi. La prima è che il tassello ha una dimensione di pochi millimetri e così vicino al limite di precisione posizionale del sistema di visione.

Suarez-Ruiz e Pham risolvono questo problema con un protocollo in cui il robot posiziona le pinze parallele vicino al tassello, sentendo che è a contatto con il tavolo. Quindi chiude lentamente la presa per afferrare il tassello.

Il bastone è più facile da impugnare. Ma il buco al suo interno è difficile da individuare perché anch'esso è al confine di ciò che la visione il sistema può rilevare.

Suarez-Ruiz e Pham hanno un altro protocollo per risolvere questo problema. Il robot posiziona il tassello sul bastoncino vicino al foro ed esegue una sequenza di movimenti preprogrammata per tracciare la forma della superficie e dei suoi bordi utilizzando i suoi sensori di forza. Quindi esplora la superficie vicino al foro spingendo delicatamente il tassello contro la superficie fino a quando non entra nel foro.

E questo è tutto: il primo inserimento robotico riuscito di un tassello di legno in un buco in qualcosa di simile alle condizioni del mondo reale. Suarez-Ruiz e Pham hanno pubblicato un video del loro robot in azione qui .

Questo è un passo importante verso il compito ingannevolmente difficile di assemblare una sedia IKEA. E il duo è determinato ad andare oltre. Questo lavoro continuerà fino al completamento di tutti i compiti necessari per assemblare una sedia IKEA, dicono.

Naturalmente, le condizioni non sono proprio quelle che la maggior parte degli umani deve affrontare. Le parti sono chiaramente visibili su un tavolo bianco sotto buone luci, piuttosto che sparpagliate sul pavimento in una soffitta poco illuminata circondata da imballaggi di cartone. Né ci sono altre distrazioni come parti mancanti, aiutanti sapientoni o bambini urlanti in sottofondo.

Ma forse il problema più grande è che questo sistema non può interagire con gli esseri umani, che devono essere tenuti completamente lontani per evitare che il robot li ferisca. Questo è un problema che altri gruppi stanno iniziando ad affrontare.

Forse insieme, questi gruppi creeranno una macchina in grado di completare con successo compiti che richiedono un controllo motorio fine, in un'ampia gamma di condizioni del mondo reale senza ferire gli esseri umani che li circondano. Per molti versi, questo obiettivo è l'equivalente degli sbarchi sulla luna per la robotica: è un compito estremamente difficile, ma facilmente immaginabile, che potrebbe avere un enorme impatto sull'umanità.

Perché quando ciò accadrà, i robot saranno davvero diventati utili elettrodomestici che potrebbero benissimo assumere il controllo di alcuni aspetti del nostro mondo.

Rif: arxiv.org/abs/1509.04806 : Una struttura per l'assemblaggio robotico fine

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