Исследователи MIT создали робота, который обнаруживает скрытые предметы

Исследователи Массачусетского технологического института разработали робота-сборщика, который сочетает в себе зрение и радиочастотное (РЧ) зондирование, чтобы находить и захватывать объекты, даже если они скрыты от глаз. Эта технология может помочь в реализации на складах электронной коммерции. 

В последние годы роботы получили искусственное зрение, осязание и даже обоняние. Профессор MIT Фадель Адиб заявил: «Исследователи придают роботам человеческое восприятие. А мы пытаемся дать роботам сверхчеловеческое восприятие». 

Ученые разработали робота, использующего радиоволны, которые могут проходить сквозь стены, чтобы обнаруживать скрытые объекты. Робот RF-Grasp сочетает в себе это мощное зондирование с более традиционным компьютерным зрением для обнаружения и захвата предметов, которые в противном случае могли бы быть скрыты от наблюдения. 

Прогресс может однажды упростить электронную коммерцию на складах или помочь ботам доставать отвертку из беспорядочного набора инструментов. Исследование представили в мае 2021 года на Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации. 

Поскольку электронная коммерция продолжает расти, работа на складах по-прежнему обычно является прерогативой людей, а не роботов, несмотря на опасные условия труда. Отчасти это связано с тем, что роботам сложно находить и захватывать объекты в такой многолюдной среде. На сегодняшний день двумя препятствиями в этой области являются восприятие и выбор. 

Используя только оптическое зрение, роботы не могут заметить присутствие предмета, упакованного в коробку или спрятанного за другим предметом на полке — видимые световые волны, конечно, не проходят сквозь стены. Но радиоволны могут. На протяжении десятилетий радиочастотная идентификация использовалась для отслеживания всего — от библиотечных книг до домашних животных. 

Системы РЧ-идентицикации состоят из двух основных компонентов — считывателя (ридера) и метки. Метка представляет собой крошечный компьютерный чип, который прикрепляется или, в случае с домашними животными, имплантируется в отслеживаемый объект. Затем считыватель излучает радиочастотный сигнал, который моделируется меткой и отражается обратно на считыватель. 

Отраженный сигнал предоставляет информацию о местонахождении и идентичности помеченного объекта. Эта технология приобрела популярность в розничных цепочках поставок — Япония стремится использовать радиочастотное отслеживание почти для всех розничных покупок в течение нескольких лет. Исследователи поняли, что такое изобилие РЧ может быть благом для роботов, дав им другой способ восприятия. 

По словам ученых, РЧ — это совсем другой способ восприятия, чем зрение, поэтому было бы ошибкой не исследовать, на что он способен. Робот RF Grasp использует камеру и РЧ-считыватель для поиска и захвата помеченных объектов, даже если они полностью скрыты для обзора камеры. Он состоит из роботизированной руки, прикрепленной к захватывающей руке. 

Камера находится на запястье робота. РЧ-считыватель не зависит от устройства и передает информацию отслеживания в алгоритм управления роботом. Таким образом, робот постоянно собирает как данные радиочастотного отслеживания, так и визуальную картину своего окружения. Интеграция этих двух потоков данных в процесс принятия решений ботом была одной из самых серьезных проблем, с которыми столкнулись исследователи. 

В каждый момент времени робот должен решать, о каком из этих потоков важнее думать. Это не просто координация глаз и рук, это координация РЧ, глаз и рук. Робот инициирует процесс поиска и извлечения, отправляя эхо-запрос на РЧ-метку целевого объекта, чтобы определить его местонахождение. Последовательность напоминает ситуацию: вы слышите сзади сирену и поворачиваетесь, чтобы посмотреть и получить более четкое представление об источнике этой сирены. 

Обладая двумя взаимодополняющими органами чувств, RF Grasp нацеливается на целевой объект. Когда он приближается и даже начинает манипулировать предметом, видение, которое обеспечивает гораздо более тонкую детализацию, чем РЧ, доминирует при принятии решений роботом. 

RF Grasp доказал свою эффективность в серии тестов. По сравнению с аналогичным роботом, оснащенным только камерой, он мог точно определять и захватывать целевой объект с примерно вдвое меньшим общим движением. Кроме того, устройство продемонстрировало уникальную способность «очищать» окружающую среду, удаляя упаковочные материалы и другие препятствия на своем пути, чтобы добраться до цели. 

Исследователи утверждают, что это демонстрирует «несправедливое преимущество» RF Grasp перед роботами без проникающего радиочастотного зондирования. Когда-нибудь этот робот сможет на постоянной основе работать на упаковочных складах электронной коммерции. Его радиочастотное зондирование может даже мгновенно проверить суть предмета без необходимости манипулировать им, находить штрих-код и сканировать его. 

Команда ученых также предвидит потенциальные возможности применения робота в домашних условиях — к примеру, поиск правильного шестигранного ключа для сборки стула IKEA. Или же он поможет находить потерянные предметы. Робот может превратиться в супер-Roomba, который найдет ключи, куда бы вы их не положили.