Autonome robot opent deuren

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 autonome robot die precies dat kan. Deze eenvoudige vooruitgang in onafhankelijkheid betekent een enorme sprong voorwaarts voor hulprobots die kantoorgebouwen, luchthavens en ziekenhuizen stofzuigen en desinfecteren.

Eerder hebben onderzoekers het probleem aangepakt door een hele kamer te scannen om een ​​3D digitaal model te maken, zodat de robot een deur kan lokaliseren. Maar dat is een tijdrovende maatwerkoplossing die alleen werkt voor de specifieke ruimte die wordt gescand. Het ontwikkelen van een autonome robot die een deur voor zichzelf opent, brengt verschillende uitdagingen met zich mee.

Deuren zijn er in verschillende kleuren en maten met verschillende handgrepen die iets hoger of lager kunnen zijn. Robots moeten weten hoeveel kracht ze moeten gebruiken om deuren te openen om weerstand te overwinnen. De meeste openbare deuren zijn zelfsluitend, wat betekent dat als de robot zijn grip verliest, hij opnieuw moet beginnen. Wanneer een deur van de robot af opengaat, kan deze eenvoudig aan de deurkruk draaien en naar voren duwen om een ​​kamer binnen te gaan. Maar wanneer een deur naar de robot toe opengaat, wordt de taak veel moeilijker, vooral als de deur een ingebouwde weerstand heeft om vanzelf te sluiten.

Sommige ingenieurs hebben een arm met meerdere gewrichten op robots gemonteerd om een ​​knop of deurklink vast te pakken, maar deze kunnen extreem duur zijn. Een enkele robotarm met zes gewrichten, of vrijheidsgraden, die het volledige bewegingsbereik van een menselijke arm nabootst, kan tienduizenden dollars kosten.

Het probleem werd opgelost door een aanhangsel te ontwerpen op een eenvoudige gemotoriseerde lift die de robot omhoog en omlaag kan brengen om bij een deurklink te komen. Een kleine arm aan de basis houdt de deur open terwijl de robot eromheen draait en zijn taken in de volgende kamer voortzet. Omdat het team machine learning gebruikt, moet de robot zichzelf 'leren' hoe hij een deur moet openen, in wezen met vallen en opstaan. Dit kan aanvankelijk tijdrovend zijn, maar de robot corrigeert zijn fouten gaandeweg. Simulaties helpen de robot zich voor te bereiden op de eigenlijke taak.

Servicerobots zijn nuttiger geworden, vooral tijdens de COVID-19-pandemie wanneer vervelende taken zoals het desinfecteren van kamers met nevels of ultraviolet licht kunnen worden geautomatiseerd. Evenzo zou een robot die kan opladen via het dichtstbijzijnde handige stopcontact, zeer nuttig zijn. De huidige oplossing is het installeren van een dockingstation. Wanneer de robot bijna leeg is, keert hij terug naar zijn dockingstation. Het kost echter tijd om terug te keren naar het dok en er kan niet in elke kamer een dok zijn.

De nieuwe robot zal in staat zijn om een ​​stopcontact te identificeren en de stekker in het stopcontact te steken zonder menselijke hulp, wat een combinatie van uitdagingen is. Een stopcontact is erg klein, dus de robot moet het eerst identificeren. Mensen hebben de behendigheid om het stopcontact te vinden en snel in te pluggen. Maar om dat aan een robot te vragen is niet zo eenvoudig; als de robot niet perfect is uitgelijnd, zal hij falen. Het algoritme van de onderzoekers geeft de robot echter meer flexibiliteit om te "voelen" naar de plug wanneer deze in de buurt komt.