Metoda rysowania trajektorii kompasem dla robotów
Naukowcy z Carnegie Mellon opracowali metodę nauczania robotów za pomocą rysowania trajektorii na obrazach.
Współczesne roboty stają się coraz bardziej zintegrowane z naszym codziennym życiem, zaczynając od prostych czynności domowych po złożone zadania przemysłowe. Jednak poziom technologii potrzebnej do instruowania robotów, jak poruszać się i wykonywać zadania w dynamicznych środowiskach, nadal stanowią wyzwanie. Tradycyjne metody programowania robotów często wymagają skomplikowanej i czasochłonnej pracy, co ogranicza ich dostępność i użyteczność. Na Uniwersytecie Carnegie Mellon grupa badaczy wprowadza nowe rozwiązanie, które może zmienić proces uczenia się robotów w ruchu, wykorzystując rysowanie trajektorii.
William Zhi, współpracownik posiadający stopień doktora, Tianyi Zhang, doktorant, oraz Matthew Johnson-Roberson, dyrektor Instytutu Robotyki na CMU, opracowali metodę, która pozwala na instruowanie robotów poprzez rysowanie trajektorii ich ruchu bezpośrednio na obrazie widocznym przez roboty w rzeczywistym środowisku pracy. Ich prace, przedstawione na Międzynarodowej Konferencji IEEE dotyczącej Robotyki i Automatyzacji, wprowadzają zupełnie nowe podejście do interakcji człowiek-robot.
Podstawą tej metody jest wykorzystanie zdjęć otoczenia, w którym robot ma działać. Badacze umieszczają kamery w strategicznych miejscach, aby uzyskać zdjęcia z różnych perspektyw. Następnie na tych zdjęciach rysowane są trajektorie pożądanego ruchu robota. Rysunki są konwertowane z obrazów 2D na modele 3D za pomocą techniki śledzenia promieni (ray tracing), która wykorzystuje światło i cienie do oszacowania odległości obiektów.
Gdy modele 3D są gotowe, przekazywane są one robotowi, który uczy się na ich podstawie wykonywać ruchy w realnym środowisku. To podejście ma wiele zalet. Przede wszystkim, umożliwia szybsze i bardziej intuicyjne nauczanie robotów, nawet skomplikowanych czynności, takich jak manipulacja obiektami czy interakcje z delikatnymi przedmiotami. Na przykład, robot czworonożny z ramieniem robotycznym nauczył się za pomocą tej techniki zamykać szuflady, rysować litery czy przenosić przedmioty.
Metoda otwiera nowe możliwości w zakresie ogólnorozumianego przemysłu, gdzie osoby nieposiadające doświadczenia w programowaniu robotów mogą łatwo instruować maszyny, rysując trajektorie na tablecie lub komputerze. Możliwości takie stanowią ogromny postęp w kierunku demokratyzacji robotyki, czyniąc je dostępnymi dla szerszego kręgu użytkowników.
Jednak naukowcy z CMU są świadomi wyzwań, jakie niesie ich technologia. Na przykład, obecnie technologia działa tylko na robotach z sztywnymi stawami i nie jest jeszcze przystosowana do robotów elastycznych, co ogranicza jej zastosowanie. Ponadto, w trakcie eksperymentów robot czasami tracił równowagę, co wskazuje na potrzebę dalszego doskonalenia algorytmów stabilizacji.
Mimo tych wyzwań, perspektywy dla tej technologii są obiecujące. Dalsze badania i rozwój mogą prowadzić do stworzenia bardziej zaawansowanych systemów, które będą w stanie nauczyć roboty wykonywać jeszcze bardziej złożone zadania w różnorodnych środowiskach. W przyszłości, dzięki pracy zespołu z CMU, robotyka powoli wchodzi coraz większymi krokami do życia każdego człowieka.
Szymon Ślubowski
