Науковці MIT створили роботів, які розпізнають властивості предметів на дотик

Науковці з Массачусетського технологічного інституту (MIT), Amazon Robotics та Університету Британської Колумбії здійснили значний прорив у галузі робототехніки. Вони розробили інноваційний спосіб, який дозволяє роботам визначати фізичні властивості предметів лише через безпосередню взаємодію з ними, без використання камер чи спеціалізованих інструментів.

Ця технологія базується на принципі, подібному до того, як люди пізнають предмети через дотик. Роботи використовують властивість, яку науковці називають «пропріоцепцією» — здатність відчувати власні рухи та положення у просторі. За словами Чао Лю, науковця-постдока з MIT, який брав участь у розробці системи: «Людина не має надточних вимірювань кутів суглобів пальців або точної величини крутного моменту, який ми прикладаємо до предмета, але робот має такі можливості. Ми використовуємо ці переваги».

На відміну від традиційних методів, які потребують зовнішніх камер або спеціальних інструментів, новий підхід використовує лише датчики, вбудовані в суглоби робота. Ці датчики відстежують рух та обертання суглобів під час маніпуляцій з предметами.

Ключовим елементом технології є комп'ютерне моделювання, яке створює цифрових двійників як робота, так і предмета, з яким він взаємодіє. Система спостерігає за реальною взаємодією, а потім коригує властивості об'єкта в симуляції, доки вона не відповідатиме реальним подіям. Дослідники називають це «диференційованою симуляцією» — це означає, що комп'ютер може визначити, як незначні зміни властивостей предмета впливають на рухи робота.

Пітер Їчен Чен, головний автор дослідження, наголошує: «Наявність точного цифрового двійника реального світу надзвичайно важлива для успіху нашого методу».

Практичне застосування цієї технології особливо цінне в умовах, де камери неефективні — наприклад, у темних приміщеннях або в зонах катастроф, де присутні пил та дим. Крім того, це економічно вигідне рішення, оскільки використовує датчики, які вже вбудовані в більшість роботів.

Під час випробувань дослідники навчили роботів визначати:

Масу різних предметів з мінімальною похибкою (лише 0,002 кг)
Ступінь м'якості різних матеріалів
Вміст закритих контейнерів

Здатність «відчувати» предмети без візуального контакту значно покращує роботу роботів у реальних умовах. «Ця ідея є універсальною, і я вважаю, що ми лише торкнулися поверхні того, чого робот може навчитися таким способом», — зазначає Чен. «Моя мрія полягає в тому, щоб роботи могли виходити у світ, торкатися предметів та переміщувати їх у своєму середовищі, самостійно визначаючи властивості всього, з чим вони взаємодіють».

Дослідницька група планує розвивати цю технологію далі. Наступним кроком буде поєднання цього методу з комп'ютерним зором для досягнення ще кращих результатів. Також планується випробувати технологію на складніших роботах та з більш складними матеріалами, такими як рідини, що переливаються, або пісок.

Майлз Маклін з NVIDIA, який не брав участі в дослідженні, високо оцінив досягнення команди: «Ця робота має велике значення, оскільки демонструє, що роботи можуть точно визначати такі властивості, як маса та м'якість, використовуючи лише свої внутрішні датчики суглобів, без залежності від зовнішніх камер або спеціалізованих вимірювальних інструментів».

Оскільки роботи стають все більш поширеними в наших домівках, на робочих місцях та в складних середовищах, ця здатність «відчувати» те, з чим вони взаємодіють, є важливим кроком до створення машин, які можуть взаємодіяти зі світом подібно до людей. Це відкриває нові можливості для розвитку робототехніки та її застосування у різноманітних сферах життя.