پرسش و پاسخ: ربات های انباری که با دید احساس می کنند | اخبار MIT

بیش از یک دهه پیش، تد ادلسون شروع به ساخت حسگرهای لمسی برای ربات‌ها کرد که به آنها حس لامسه می‌داد. نتیجه؟ یک سیستم تصویربرداری دستی به اندازه کافی قدرتمند برای تجسم چاپ بالا بر روی یک اسکناس دلاری. این فناوری به GelSight تبدیل شد تا به نیاز صنعت برای تصویربرداری کم هزینه و با وضوح بالا پاسخ دهد.

ادلسون که متخصص بینایی انسان و ماشین است، از خلق چیزی مفید خرسند بود. اما او هرگز از رویای اصلی خود غافل نشد: اعطای حس لامسه به روبات ها. در یک جدید مرکز علمی پروژه با آمازون، او به این پرونده بازگشته است. او قصد دارد سیستم GelSight را با قابلیت‌های اضافی برای حس دما و ارتعاشات بسازد. ادلسون که استاد دپارتمان مغز و علوم شناختی MIT است، اخیراً در مورد کار خود صحبت کرد.

س: چه چیزی بازآفرینی دست انسان را در ربات سخت می کند؟

آ: انگشت انسان دارای پوست نرم و حساسی است که با لمس اشیا تغییر شکل می دهد. سوال این است که چگونه می توان زمانی که خود سطح حسگر در حین دستکاری در حال حرکت و تغییر است، حس دقیقی به دست آورد.

س: شما متخصص بینایی انسان و کامپیوتر هستید. چگونه لمس علاقه شما را جلب کرد؟

آ: وقتی دخترانم نوزاد بودند، از این که چقدر ماهرانه از انگشتان و دستان خود برای کشف دنیا استفاده می کردند شگفت زده شدم. می‌خواستم نحوه جمع‌آوری اطلاعات را از طریق حس لامسه‌شان بفهمم. به عنوان یک محقق بینایی، طبیعتاً به دنبال راهی برای انجام این کار با دوربین ها بودم.

س: انگشت ربات GelSight چگونه کار می کند؟ محدودیت های آن چیست؟

آ: یک دوربین تصویری از پوست را از داخل می گیرد و یک سیستم بینایی کامپیوتری تغییر شکل سه بعدی پوست را محاسبه می کند. انگشتان GelSight وضوح لمسی عالی را ارائه می دهند که بسیار بیشتر از انگشتان انسان است. با این حال، نیاز به یک سیستم نوری داخلی، اندازه ها و شکل هایی را که امروزه می توانیم به دست آوریم، محدود می کند.

س: چگونه به این ایده رسیدید که به انگشت ربات حس لامسه بدهید و در واقع به آن بینایی بدهید؟

آ: یک دوربین می تواند هندسه سطحی را که در حال مشاهده است به شما بگوید. با قرار دادن یک دوربین کوچک در داخل انگشت، می‌توانیم نحوه تغییر هندسه پوست از نقطه‌ای به نقطه دیگر را اندازه‌گیری کنیم. این به ما در مورد خواص لمسی مانند نیرو، شکل و بافت می گوید.

س: کار قبلی شما روی دوربین چگونه شکل گرفت؟

آ: تحقیقات قبلی من در مورد ظاهر مواد بازتابنده به من کمک کرد تا خواص نوری پوست را مهندسی کنم. ما یک غشای مات بسیار نازک ایجاد می کنیم و آن را با نور چرا روشن می کنیم تا تمام جزئیات دیده شوند.

س: آیا می دانستید بازاری برای اندازه گیری سطوح سه بعدی وجود دارد؟

آ: خیر. پست دکتری من، کیمو جانسون، یک مطلب را ارسال کرد ویدیوی یوتیوب نشان دادن قابلیت های GelSight حدود یک دهه پیش. این ویدیو در فضای مجازی پخش شد و ما سیل ایمیلی با برنامه های پیشنهادی جالب دریافت کردیم. از آن زمان، مردم از این فناوری برای اندازه گیری ریزبافت پوست کوسه، برف فشرده و سطوح شن و ماسه شده استفاده کردند. FBI از آن در پزشکی قانونی برای مقایسه بدنه فشنگ های مصرف شده استفاده می کند.

س: برنامه اصلی GelSight چیست؟

آ: بازرسی صنعتی برای مثال، یک بازرس می‌تواند حسگر GelSight را در برابر خراش یا ضربه‌ای روی بدنه هواپیما فشار دهد تا اندازه و شکل دقیق آن را به صورت سه بعدی اندازه‌گیری کند. این برنامه ممکن است کاملاً متفاوت از الهام اصلی انگشتان کودک به نظر برسد، اما نشان می دهد که حس لامسه می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد. در مورد روباتیک، حس لامسه عمدتاً یک موضوع تحقیقاتی در حال حاضر است، اما ما انتظار داریم که به طور فزاینده ای در ربات های صنعتی مفید باشد.

س: اکنون شما در حال ساختن به روشی برای اندازه گیری دما و ارتعاش هستید. چگونه با دوربین این کار را انجام می دهید؟ چگونه دیگری سعی می کنید از لمس انسان تقلید کنید؟

آ: با استفاده از کریستال های مایع، مولکول هایی که حلقه های خلق و خو و دماسنج های پیشانی را تغییر می دهند، می توانید دما را به سیگنال بصری تبدیل کنید که دوربین می تواند آن را بخواند. برای لرزش ما از میکروفون استفاده خواهیم کرد. ما همچنین می خواهیم دامنه اشکالی که یک انگشت می تواند داشته باشد را گسترش دهیم. در نهایت، باید بدانیم که چگونه از اطلاعاتی که از انگشت به دست می آید برای بهبود روباتیک استفاده کنیم.

س: چرا ما به دما و ارتعاشات حساس هستیم و چرا برای روباتیک مفید است؟

آ: شناسایی خواص مواد یک جنبه مهم لمس است. سنجش دما به شما کمک می کند بفهمید چیزی فلزی است یا چوبی و مرطوب یا خشک است. ارتعاشات می توانند به شما کمک کنند سطح کمی بافت مانند چوب بدون لاک را از یک سطح کاملا صاف مانند چوب با روکش براق تشخیص دهید.

س: بعدش چی؟

آ: ساخت حسگر لمسی اولین قدم است. ادغام آن در یک انگشت و دست مفید بعدی است. سپس باید ربات را وادار کنید تا از دست برای انجام کارهای دنیای واقعی استفاده کند.

س: تکامل به ما پنج انگشت و دو دست داد. آیا روبات ها هم همین را خواهند داشت؟

آ: ربات های مختلف دست های مختلفی دارند که برای موقعیت های مختلف بهینه شده اند. دست‌های بزرگ، دست‌های کوچک، دست‌هایی با سه یا شش انگشت، و دست‌هایی که امروز حتی نمی‌توانیم تصور کنیم. هدف ما ارائه قابلیت سنجش است تا ربات بتواند به طرز ماهرانه ای با جهان تعامل داشته باشد.