Roboti končno »vidijo« tudi steklo

Znanstveniki s Tehnološke univerze v Tokiu so razvili HEAPGrasp, prelomno metodo, ki robotom omogoča zanesljivo rokovanje s prozornimi in odsevnimi predmeti. Težava, ki je desetletja pestila robotiko, je bila nezmožnost senzorjev globine, da bi pravilno zaznali steklo ali zrcalne površine. Z novo rešitvijo so roboti dosegli kar 96-odstotno uspešnost pri prijemanju predmetov v kompleksnih okoljih.

Foto: Tokyo University of Science

Avtonomni roboti se pri orientaciji v prostoru običajno zanašajo na 3D senzorje in kamere za globino, ki merijo obliko predmetov. Vendar pa prozorni materiali, kot sta steklo in plastika, ter močno odsevne kovine povzročajo lomljenje in odboje svetlobe, zaradi česar so ti predmeti za standardne robotske sisteme praktično nevidni ali pa se zdijo popačeni. Doslej so morali v takšnih primerih v logističnih centrih ali restavracijah vedno posredovati ljudje, saj so roboti steklenice in skodelice pogosto preprosto spregledali ali pa jih poskušali prijeti na napačnem mestu.

Ekipa pod vodstvom izrednega profesorja Shoga Araia pa je omenjeno težavo rešila s tako imenovano metodo HEAPGrasp (Hand-Eye Active Perception to Grasp). Namesto da bi se zanašali na nezanesljive podatke o globini, sistem uporablja navadno RGB kamero, nameščeno na robotski roki. Ključ do uspeha je uporaba t. i. silhuet oziroma kontur predmetov, posnetih iz več različnih zornih kotov. Ko se robotska roka premika, kamera zajema slike, algoritem pa s semantično segmentacijo loči predmete od ozadja.

Z uporabo tehnike “Shape from Silhouette” (SfS) sistem združi te 2D obrise v natančen 3D model predmeta. Ker metoda temelji izključno na zunanjih robovih, nanjo ne vplivajo optične lastnosti materiala. Vseeno je, ali je predmet prozoren, bleščeč ali moten. Več kot je zornih kotov, bolj natančna je ocena oblike in položaja v prostoru.

V testih z 20 različnimi predmeti, ki so vključevali mešanico prozorne posode in bleščečih kovinskih delov, je robot s HEAPGrasp dosegel izjemen rezultat. Medtem ko so prejšnje metode pri prozornih predmetih pogosto odpovedale, je nov sistem uspešno zagrabil predmete v 96 % poskusov.

Velika prednost je tudi praktičnost. Ker sistem zahteva le eno standardno kamero in ne potrebuje zapletenih predhodnih nastavitev, ga je mogoče enostavno vgraditi v obstoječe industrijske in gospodinjske robotske sisteme. To odpira vrata širši uporabi robotov v živilski industriji, restavracijah in skladiščih, kjer so stekleni in plastični izdelki vsakdanjost.