Autonome robot beheerst deurtoegang – Doorbraak voor servicerobots

Robots kunnen veel dingen doen maar ze kunnen geen deur openen en door de deuropening gaan. Onderzoekers hebben dit probleem opgelost in driedimensionale digitale simulaties en bouwen een autonoom robot die dat wel kan. Deze eenvoudige vooruitgang in onafhankelijkheid vertegenwoordigt een enorme sprong vooruit voor helper robots die stofzuigen en desinfecteren kantoorgebouwen, vliegvelden en ziekenhuizen.

Eerder adresseren onderzoekers het probleem door een hele kamer te scannen om een 3D digitaal model te creëren zodat de robot een deur kan lokaliseren. Maar dat is een tijdrovende custom oplossing die alleen werkt voor de specifieke kamer die gescand is. Het ontwikkelen van een autonoom robot om een deur voor zichzelf te openen stelt diverse uitdagingen.

Deuren komen in verschillende kleuren en maten met verschillende handvaten die iets hoger of lager kunnen zijn. Robots moeten weten hoeveel kracht ze moeten gebruiken om deuren te openen om weerstand te overwinnen. Meeste openbare deuren zijn zelfsluitend, wat betekent dat als de robot zijn greep verliest, het opnieuw moet beginnen. Wanneer een deur van de robot weg opent, kan het simpelweg de deurklink omdraaien en vooruit duwen om een kamer binnen te gaan. Maar wanneer een deur naar de robot toe opent, wordt de taak ver meer moeilijk, vooral als de deur ingebouwde weerstand heeft voor het doel van zelf te sluiten.

Sommige ingenieurs hebben een arm met meerdere gewrichten op robots gemonteerd om een knop of deurhandvat te grijpen maar deze kunnen extreem duur zijn. Een enkele robotarm met zes gewrichten, of graden van vrijheid, die de volledige bewegingsbereik van een menselijke arm naboots, kan tienduizenden dollars kosten.

Het probleem werd opgelost door een uitsteekseltje te ontwerpen op een eenvoudige gemotoriseerde lift die de robot kan opheffen en neerlaten om een deurhandvat te bereiken. Een kleine arm aan de basis houdt de deur open terwijl de robot eromheen draait en doorgaat met zijn taken in de volgende kamer. Aangezien het team machine learning gebruikt, moet de robot zichzelf "leren" hoe een deur te openen, essentieel door trial and error. Dit kan initieel tijdrovend zijn maar de robot corrigeert zijn fouten terwijl het gaat. Simulaties helpen de robot voorbereiden op de daadwerkelijke taak.

Servicerobots zijn nuttiger geworden, met name tijdens de COVID-19 pandemie toen vervelende taken zoals het desinfecteren van kamers met mist of ultraviolet licht geautomatiseerd konden worden. Op dezelfde manier zou een robot die kan opladen met het dichtstbijzijnde handige elektrische wandstopcontact extreem nuttig zijn. De huidige oplossing is om een dockstation te installeren. Wanneer de robot laag op energie is, keert het terug naar zijn dockstation. Echter, het verliest tijd door terug te keren naar de dock en er kan niet een dock in elke kamer zijn.

De nieuwe robot zal in staat zijn om een wandstopcontact te identificeren en de stekker zonder menselijke hulp in te steken, wat een combinatie van uitdagingen is. Een elektrisch stopcontact is heel klein, dus de robot moet het eerst identificeren. Mensen hebben de dextrousiteit om het stopcontact te vinden en snel in te steken. Maar een robot vragen om dat te doen is niet zo makkelijk; als de robot niet perfect uitgelijnd is, zal het mislukken. De onderzoekers' algoritme geeft de robot echter meer flexibiliteit om te "voelen" naar de stekker als het dichtbij komt.