System AI uczy roboty Bifrost manipulacji delikatnymi przedmiotami

Za pomocą systemu AI , roboty Bifrost są w stanie manipulować delikatnymi i giętkimi przedmiotami na żądanie.

Chociaż media często kreują wizerunek robotów jako wysoce zaawansowanych, rzeczywistość jest taka, że nadal mają one przed sobą długą drogę, zanim będą mogły z wprawą manipulować tzw. elastycznymi obiektami. Jak zauważa norweski badacz Ekrem Misimi, potrzeba jeszcze wielu badań, zanim to stanie się rzeczywistością.

„Dlatego jesteśmy dumni, że udało nam się opracować metodę, która pozwala robotom uczyć się manipulacji tego rodzaju przedmiotami. To przełomowe badania oferujące duży potencjał innowacyjny” – mówi Misimi.

Nowa technologia powstała w ramach projektu o nazwie BIFROST, który nawiązuje do mostu z mitologii nordyckiej. Jednak inspiracja do tej metody narodziła się w kuchni, a konkretnie przy przygotowywaniu skromnego filetu z dorsza do obiadu. Misimi zauważa, że wszyscy dobrze znamy ten proces, ale jeśli się nad nim zastanowimy, odkryjemy, że wykonujemy wiele różnych operacji na filecie.

W przeszłości roboty nie były w stanie wykonywać takich zadań, ponieważ dotychczas trenowano je jedynie do chwytania obiektów sztywnych i nieelastycznych. Ponadto wyzwaniem jest sprawienie, aby robot był w stanie wykonać nowe zadania, których wcześniej nie był trenowany.

W dziedzinie sztucznej inteligencji roboty borykają się z tzw. zdolnością do generalizacji – coś, w czym ludzie są bardzo dobrzy. Aby osiągnąć sukces, naukowcy opracowali nowe podejście oparte na sztucznej inteligencji. Trenują robota, wykonując zadania podobne do tych, które będzie musiał wykonać w rzeczywistych warunkach.

Na stole leży podłużna torba z ryżem, symulująca filet z dorsza. Torba leży w kształcie „I”, ale na polecenie badaczy robot manipuluje nią tak, by uformowała się w kształt „C”.

„Udało nam się zatem sprawić, że robot manipuluje trójwymiarowym, elastycznym przedmiotem na żądanie” – mówi Misimi. „Samo w sobie może to nie wydawać się bardzo imponujące, ale robot wcześniej nie był trenowany przy użyciu tego konkretnego kształtu” – dodaje.

Misimi zwraca uwagę, że dla ludzi łatwo jest wykonywać zadania przez długi czas, aż do ich ukończenia, ale dla robota jest to znacznie większe wyzwanie. Połączenie umiejętności uczenia się i postrzegania jest kluczowe, aby robot mógł wykonywać tego rodzaju zadania manipulacyjne.

Zespół badawczy opublikował niedawno artykuł na temat tej metody w ramach konferencji IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2024. Badacze wyjaśniają, że manipulacja robotyczna oparta na sztucznej inteligencji oferuje nowe możliwości, które dotychczas były poza zasięgiem naszej wyobraźni.

Co ciekawe, robot jest trenowany wyłącznie przy użyciu symulacji, a następnie zdobyta wiedzę przenosi do rzeczywistego świata bez konieczności dodatkowego szkolenia. To zupełnie nowe podejście, które skupia się na rozwijaniu umiejętności inspirowanych tym, co potrafią ludzie.

„W pewnym sensie przygotowujemy roboty do wykonywania zadań wymagających ludzkiej zręczności – zadań, które obecnie mogą być wykonywane tylko przez ludzi, zarówno pod względem uczenia się, jak i postrzegania” – dodaje Misimi.

Postrzeganie w tym kontekście oznacza zdolność do świadomości otoczenia, aby móc planować zadanie i je wykonywać. Połączenie umiejętności uczenia się i postrzegania jest kluczowe, aby robot mógł wykonywać zadania wymagające zręczności.

Zespół badawczy z powodzeniem rozwinął robota Bifrost, tak aby mógł wykonywać nie tylko chwytanie, ale również popychanie przedmiotów, co umożliwia jeszcze delikatniejszą manipulację elastycznymi obiektami.

Zastosowanie sztucznej inteligencji do manipulacji elastycznymi obiektami to ogromny krok naprzód, ale to nie jedyny projekt, który ma na celu doskonalenie zręczności robotów. Przykładowo, projekt Soft Robotics Toolkit, rozwijany na Uniwersytecie Harvarda, koncentruje się na tworzeniu miękkich chwytaków, które mogą manipulować delikatnymi przedmiotami, takimi jak owoce czy materiały tekstylne. Miękkie ramiona mogą się zginać i dostosowywać do kształtu obiektu, co czyni je idealnymi do pracy z przedmiotami, które nie mogą być chwytane tradycyjnymi, sztywnymi ramionami robota.

Innym przykładem może być praca zespołu badaczy z MIT nad manipulacją tkanin. Zastosowali oni technologię opartą na widzeniu maszynowym i sztucznej inteligencji, aby trenować roboty do składania ubrań. Choć dla ludzi to proste zadanie, roboty mają z nim dużo większe problemy ze względu na zmienność i nieprzewidywalność tkanin.

Wprowadzenie sztucznej inteligencji do robotów, aby mogły one manipulować delikatnymi i giętkimi przedmiotami, to przełomowe osiągnięcie, które może zrewolucjonizować wiele branż. Robot Bifrost jest przykładem tego, jak nowoczesne technologie mogą pokonać ograniczenia związane z manipulacją elastycznymi obiektami, co dotychczas było poza zasięgiem maszyn. Zastosowania tej technologii, szczególnie w przemyśle spożywczym, mają potencjał przyczynić się do bardziej zrównoważonej produkcji i podniesienia jakości żywności.

W miarę jak rozwija się technologia, możliwości, jakie otwiera manipulacja robotów oparta na sztucznej inteligencji, stają się coraz szersze. Wizja przyszłości, w której roboty potrafią wykonywać skomplikowane, precyzyjne zadania wymagające zręczności, staje się coraz bardziej realna, a kolejne badania przynoszą nowe odkrycia, które przybliżają nas do tej rzeczywistości.

Szymon Ślubowski