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Robot da magazzino che si sentono a vista

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Ted Adelson. Credito: Dipartimento di Scienze cerebrali e cognitive

Più di un decennio fa, Ted Adelson ha deciso di creare sensori tattili per robot che dessero loro il senso del tatto. Il risultato? Un sistema di imaging portatile abbastanza potente da visualizzare la stampa in rilievo su una banconota da un dollaro. La tecnologia è stata trasformata in GelSight, per rispondere all’esigenza del settore di immagini a basso costo e ad alta risoluzione.

Esperto sia di visione umana che di macchina, Adelson è stato lieto di aver creato qualcosa di utile. Ma non ha mai perso di vista il suo sogno originale: dotare i robot del senso del tatto. In un nuovo progetto Science Hub con Amazon, è tornato sul caso. Ha in programma di costruire il sistema GelSight con capacità aggiuntive per rilevare la temperatura e le vibrazioni. Professore al Dipartimento di scienze cerebrali e cognitive del MIT, Adelson si è recentemente seduto per parlare del suo lavoro.

D: Cosa rende così difficile ricreare la mano umana in un robot?

A: Un dito umano ha una pelle morbida e sensibile, che si deforma quando tocca le cose. La domanda è come ottenere un rilevamento preciso quando la superficie di rilevamento stessa è in continuo movimento e cambiamento durante la manipolazione.

D: Sei un esperto di visione umana e computerizzata. In che modo il tocco ha catturato il tuo interesse?

R: Quando le mie figlie erano bambine, rimasi sbalordito da quanto abilmente usassero le dita e le mani per esplorare il mondo. Volevo capire il modo in cui raccoglievano informazioni attraverso il loro senso del tatto. Essendo un ricercatore di visione, ho cercato naturalmente un modo per farlo con le telecamere.

D: Come funziona il dito del robot GelSight? Quali sono i suoi limiti?

R: Una fotocamera acquisisce un’immagine della pelle dall’interno e un sistema di visione artificiale calcola la deformazione 3D della pelle. Le dita GelSight offrono un’acuità tattile eccellente, di gran lunga superiore a quella delle dita umane. Tuttavia, la necessità di un sistema ottico interno limita le dimensioni e le forme che possiamo raggiungere oggi.

D: Come ti è venuta l’idea di dare a un dito robotico il senso del tatto, in effetti, dandogli la vista?

R: Una telecamera può dirti la geometria della superficie che sta osservando. Inserendo una minuscola fotocamera all’interno del dito, possiamo misurare come cambia la geometria della pelle da un punto all’altro. Questo ci parla di proprietà tattili come forza, forma e consistenza.

D: Come è arrivato il tuo precedente lavoro sulle fotocamere?

R: La mia precedente ricerca sull’aspetto dei materiali riflettenti mi ha aiutato a progettare le proprietà ottiche della pelle. Creiamo una membrana opaca molto sottile e la illuminiamo con un’illuminazione radente in modo che tutti i dettagli possano essere visti.

D: Sapevi che esisteva un mercato per la misurazione delle superfici 3D?

R: No. Il mio post-dottorato Kimo Johnson ha pubblicato un video su YouTube che mostrava le capacità di GelSight circa un decennio fa. Il video è diventato virale e abbiamo ricevuto una marea di e-mail con interessanti applicazioni suggerite. Da allora le persone hanno utilizzato la tecnologia per misurare la microstruttura della pelle di squalo, della neve compatta e delle superfici levigate. L’FBI lo usa in medicina legale per confrontare i bossoli delle cartucce esaurite.

D: Qual è l’applicazione principale di GelSight?

A: Ispezione industriale. Ad esempio, un ispettore può premere un sensore GelSight contro un graffio o un urto sulla fusoliera di un aeroplano per misurarne le dimensioni e la forma esatte in 3D. Questa applicazione può sembrare molto diversa dall’ispirazione originale delle dita del bambino, ma mostra che il rilevamento tattile può avere molti usi. Per quanto riguarda la robotica, il rilevamento tattile è principalmente un argomento di ricerca in questo momento, ma ci aspettiamo che sia sempre più utile nei robot industriali.

D: Ora stai costruendo un modo per misurare la temperatura e le vibrazioni. Come si fa con una fotocamera? In quale altro modo proverai a emulare il tocco umano?

R: Puoi convertire la temperatura in un segnale visivo che una fotocamera può leggere usando i cristalli liquidi, le molecole che creano gli anelli dell’umore e i termometri frontali cambiano colore. Per le vibrazioni utilizzeremo i microfoni. Vogliamo anche estendere la gamma di forme che un dito può avere. Infine, dobbiamo capire come utilizzare le informazioni provenienti dal dito per migliorare la robotica.

D: Perché siamo sensibili alla temperatura e alle vibrazioni e perché è utile per la robotica?

R: L’identificazione delle proprietà dei materiali è un aspetto importante del tatto. Il rilevamento della temperatura ti aiuta a capire se qualcosa è in metallo o legno e se è bagnato o asciutto. Le vibrazioni possono aiutarti a distinguere una superficie leggermente ruvida, come il legno non verniciato, da una superficie perfettamente liscia, come il legno con una finitura lucida.

D: Qual è il prossimo passo?

R: Realizzare un sensore tattile è il primo passo. L’integrazione in un dito e una mano utili viene dopo. Quindi devi convincere il robot a usare la mano per eseguire compiti nel mondo reale.

D: L’evoluzione ci ha dato cinque dita e due mani. I robot avranno lo stesso?

R: Robot diversi avranno diversi tipi di mani, ottimizzati per diverse situazioni. Mani grandi, mani piccole, mani con tre o sei dita e mani che oggi non possiamo nemmeno immaginare. Il nostro obiettivo è fornire la capacità di rilevamento, in modo che il robot possa interagire abilmente con il mondo.


Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sito popolare che copre notizie sulla ricerca, l’innovazione e l’insegnamento del MIT.

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