Algoritme geeft robots sneller inzicht

Een nieuw algoritme versnelt aanzienlijk het planningsproces dat een robot nodig heeft om zijn greep op een object aan te passen door dat object tegen een stilstaand oppervlak te duwen. Terwijl traditionele algoritmen tientallen minuten nodig zouden hebben om een ​​reeks bewegingen te plannen, verkort de nieuwe aanpak dit preplanningsproces tot minder dan een seconde. Dankzij dit snellere planningsproces kunnen robots, met name in industriële omgevingen, snel uitvinden hoe ze in hun omgeving kunnen duwen tegen, meeschuiven of anderszins gebruiken om objecten in hun greep te verplaatsen. Dergelijke behendige manipulatie is handig voor alle taken waarbij picken en sorteren betrokken zijn, en zelfs ingewikkeld gereedschapgebruik.

Bestaande algoritmen hebben doorgaans uren nodig om een ​​reeks bewegingen voor een robotgrijper vooraf te plannen, vooral omdat het algoritme voor elke beweging die het overweegt, eerst moet berekenen of die beweging zou voldoen aan een aantal fysieke wetten, zoals de bewegingswetten van Newton en de wet van Coulomb die wrijvingskrachten tussen objecten. Een compacte manier om de fysica van deze manipulaties op te lossen voordat wordt besloten hoe de hand van de robot moet bewegen, is het gebruik van "bewegingskegels" die in wezen visuele, kegelvormige wrijvingskaarten zijn.

De binnenkant van de kegel toont alle duwende bewegingen die op een object op een specifieke locatie kunnen worden toegepast, terwijl het voldoet aan de fundamentele wetten van de fysica en de robot in staat stelt het object vast te houden. De ruimte buiten de kegel vertegenwoordigt alle duwtjes die op de een of andere manier ertoe zouden leiden dat een object uit de greep van de robot glipt. Het algoritme berekent een bewegingskegel voor verschillende mogelijke configuraties tussen een robotgrijper, een object dat het vasthoudt en de omgeving waartegen het duwt om verschillende haalbare duwbewegingen te selecteren en te sequensen om het object te herpositioneren.

De onderzoekers testten het nieuwe algoritme op een fysieke opstelling met een drieweg-interactie waarbij een eenvoudige robotgrijper een T-vormig blok vasthield en tegen een verticale balk duwde. Ze gebruikten meerdere startconfiguraties, waarbij de robot het blok op een bepaalde positie vastpakte en het vanuit een bepaalde hoek tegen de balk duwde. Voor elke startconfiguratie genereerde het algoritme onmiddellijk de kaart van alle mogelijke krachten die de robot zou kunnen uitoefenen en de positie van het blok dat zou ontstaan. De voorspellingen van het algoritme kwamen op betrouwbare wijze overeen met de fysieke uitkomst in het laboratorium, waarbij reeksen bewegingen werden gepland - zoals het opnieuw oriënteren van het blok tegen de balk voordat het rechtop op een tafel werd neergezet - in minder dan een seconde, vergeleken met traditionele algoritmen die meer dan 500 seconden om te plannen.