Humanoid Robotok Olimpiája: Az új kihívások a robotikai manipulációban

A robotika fejlődése izgalmas, de még mindig messze vagyunk attól, hogy a humanoid robotok valóban mindennapi feladatainkat elvégezzék. Benjie Holson legújabb kezdeményezése egy sor versenyszámot állít fel, amelyek célja a robotikai manipuláció határainak feszegetése és új képességek kifejlesztése.

Bevezető: Miért csalódás a kínai Humanoid Robot Játékok?

Bár a kínai World Humanoid Robot Games látványos és szórakoztató esemény volt, sokak számára csalódást okozott, mert a valódi érdeklődés nem a harci robotok iránt van, hanem azok iránt, amelyek képesek elvégezni hétköznapi házimunkákat. A robotok által végzett ruhahajtogatás videói például rendkívül népszerűek lettek, hiszen ez egy olyan feladat, amit néhány évvel ezelőtt még elképzelni sem tudtunk automatizálni.

Azonban, ahogy az egyik cikk is jól megfogalmazza, az egyszerű ruhahajtogatás jelenleg egy “édes pont” a rendelkezésre álló technikák között. Ez azt sugallja, hogy bár az AI képes lehet ilyen feladatokra, nem jelenti azt, hogy mindenre képes lesz – új módszereket kell kifejlesztenünk ahhoz, hogy igazán általános és hasznos robotokat alkossunk.

Az aktuális állapot: Mit tudnak ma a humanoid robotok?

Ahhoz, hogy megértsük az új kihívások jelentőségét, először érdemes áttekinteni a jelenlegi technológiai szintet. A legtöbb sikeres robotikai manipulációs megoldás tanuláson alapuló demonstrációból indul ki. Ez azt jelenti, hogy egy ember irányítja a robotot valamilyen teleoperációs eszköz segítségével – például két azonos robot használatával vagy virtuális valóság szemüveggel –, miközben több százszor rögzítenek 10-30 másodperces mozgássorozatokat. Ezekből az adatokból egy neurális hálózat tanul meg utánozni bizonyos feladatokat.

Ez a módszer lehetővé teszi olyan komplex lépések megtanulását is, amelyek kaotikusak vagy nagy állapottérrel rendelkeznek – például egy törölköző sarkának megfogása és kisimítása.

A jelenlegi korlátok

• Nincs erőérzékelés a csuklóknál: A robot csak annyira pontos, amennyire az emberi irányító képes visszajelzést kapni az erőhatásokról – ez azonban még nem megoldott magas felbontásban.
• Korlátozott ujjkontroll: Nehéz finoman irányítani minden ujjat külön-külön; általában csak nyitás-zárás szintjén működik jól.
• Nincs tapintási érzékelés: Az emberi kéz tele van érzékelőkkel, de robotkézben még nem érjük el ezt a szintet úgy, hogy az emberi irányító számára is használható legyen.
• Közepes pontosság: A jelenlegi rendszerek körülbelül 1-3 cm-es pontossággal dolgoznak.

Benjie Holson Humanoid Robot Olimpiája – Új versenyszámok

Holson öt versenyszámot hirdetett meg, amelyek mindegyike arra ösztönzi a kutatókat és fejlesztőket, hogy túllépjenek a jelenlegi korlátokon és új képességeket fejlesszenek ki. A versenyeken való részvételhez egy általános célú autonóm manipulátorrobotnak kell bizonyítania képességeit valós környezetben, vágatlan videóval dokumentálva.

Esemény 1: Ajtók kezelése

Az ajtók kezelése különösen nehéz feladat az aszimmetrikus erők miatt: erősen kell fogni és csavarni a kilincset vagy gombot, miközben el kell kerülni a fogás elcsúszását. Emellett az ajtón való áthaladás egész testmozgást igényel.

1. Bronzérem: Kerek gombos tolóajtón való belépés – közel van már a megvalósításhoz.
2. Ezüstérem: Karos kilincses önzáró tolóajtón való belépés – nagyobb erőt igényel az önzáró mechanizmus miatt.
3. Aranyérem: Karos kilincses önzáró húzóajtón való belépés – itt már dinamikus mozgásra vagy második végtagra van szükség az ajtó blokkolásához.

Esemény 2: Ruhakezelés

A ruhakezelés még gyerekcipőben jár robotikai szempontból, de fontos lépések várnak rájuk.

1. Bronzérem: Egy kifordított póló behajtogatása – kétkezes precíz mozdulatokat igényelhet.
2. Ezüstérem: Egy zokni kifordítása – különösen nehéz az ujjak közötti finom fogás miatt.
3. Aranyérem: Egy férfi ing felakasztása – gombolással és kifordult ujj javításával; ez akár 3-10 év múlva lehet reális cél.

Esemény 3: Eszközök használata

Az emberi kéz legfőbb értéke eszközök használatában rejlik. Ezért fontos fejleszteni az erőt és ügyességet alapvető eszközök kezelésére.

1. Bronzérem: Ablaktisztító folyadék permetezése és papírtörlő használata – ujjmozgások független vezérlése szükséges.
2. Ezüstérem: Mogyoróvaj kenyeres szendvics készítése – stabil és erős fogás szükséges kés használatához és kenéshez.
3. Aranyérem: Kulcs használata zár kinyitására kulcstartóról anélkül, hogy letennék azt – rendkívül precíz in-hand manipulációt igényel.

Esemény 4: Ujjhegy-manipuláció

A finom in-hand mozdulatok kulcsfontosságúak az emberi kéz rugalmasságában. Ezek fejlesztése jelentős előrelépést jelentene a robotikában.

1. Bronzérem: Páros zoknik összegöngyölése – precizitást és ügyességet igényel alacsony erőkifejtéssel.
2. Ezüstérem: Kutyapiszok zacskó használata – nehéz csúsztatós mozdulatokat és szakítást igényel.
3. Aranyérem: Narancs hámozása kézzel – magas erőt és precizitást követel külső eszközök nélkül.

Esemény 5: Nedves környezetben végzett manipuláció

Sok házimunka nedves környezetben zajlik; ezért fontos megtanítani a robotokat vízzel érintkező tárgyak kezelésére is.

1. Bronzérem: Pult letörlése szivaccsal – enyhén nedves környezet kezelése vízhatlan vagy cserélhető kezekkel.
2. Ezüstérem: Mogyoróvaj eltávolítása a manipulatorról vízzel – tisztítási képesség fejlesztése szükséges.
3. Aranyérem: Zsíros serpenyő mosása szivaccsal mosogatóban – kombinált víz-, szappan- és zsírkezelési kihívás.

A részvétel feltételei és díjazás

A versenyen részt vevő robotnak autonóm módon kell teljesítenie a feladatokat valós időben vágatlan videóval dokumentálva. A teljesítés ideje legfeljebb tízszerese lehet annak az időnek, amit Holson maga vett igénybe (például egy 4 másodperces feladat esetén maximum 40 másodperc). A díjazottakat valódi érmével jutalmazza majd Holson, amelyet postán küld el. Az első sikeres teljesítő nyeri meg az adott érmet; később csak azok vehetnek részt újra, akik legalább 25%-kal gyorsabbak elődeiknél.

Zárszó

A humanoid robotika izgalmas fejlődési irányai előtt állunk. Benjie Holson kihívása nem csupán verseny: ez egy útmutató arra, hogyan lépjünk túl a jelenlegi technológiai korlátokon és teremtsünk olyan gépeket, amelyek valóban segíthetnek mindennapi életünkben. Ha Ön is fejlesztő vagy kutató ezen a területen, érdemes bekapcsolódni ebbe az innovatív mozgalomba!

Köszönet Jeff Binghamnek tanácsaiért és videóiért, valamint Holson feleségének türelméért és segítségéért a videók elkészítésében.

Forrás: https://spectrum.ieee.org/humanoid-robot-olympics