Skip to main content

Robots Understanding Their Actions by Imagining Their Effects

Article Category

Article available in the folowing languages:

Inteligentne roboty uczą się recyklingu niebezpiecznego sprzętu

Aby roboty były w stanie demontować zużyte urządzenia elektryczne i elektroniczne w celu poddania ich recyklingowi, potrzebują „inteligencji”, która pozwoli im radzić sobie z nieznanymi odmianami sprzętu.

Gospodarka cyfrowa

Wprawdzie robotom wciąż daleko do osiągnięcia zręczności człowieka, coraz częściej wykorzystuje się je do demontażu zużytych urządzeń elektromechanicznych i elektronicznych w celu poddania recyklingowi – do wykonywania czynności, które mogą być niebezpieczne dla ludzi. Problemem jest jednak fakt, że roboty były dotychczas jedynie programowane do wykonywania powtarzalnych zadań. Tymczasem w ramach finansowanego przez UE projektu IMAGINE opracowano inteligentny system umożliwiający robotowi „zrozumienie”, w jaki sposób trzeba rozebrać urządzenie, z którym nie miał wcześniej do czynienia. Jak tłumaczy koordynator projektu Justus Piater, szef Centrum Nauk Cyfrowych na Uniwersytecie w Innsbrucku w Austrii, nawet w małym urządzeniu może znajdować się kilkaset śrubek, których ręczne odkręcenie jest pracochłonne. „Zwiększa to koszty recyklingu, co sprawia, że w praktyce po prostu nie jest on w takich przypadkach przeprowadzany”. Urządzenia te są wówczas usuwane w sposób, który stanowi zagrożenie dla zdrowia i środowiska. Czteroletni projekt zakłada zwiększenie możliwości robotów przez poprawę ich zdolności adaptacyjnych, percepcji i zdolności do autonomicznego podejmowania decyzji dzięki połączeniu uczenia maszynowego z symulacjami fizycznymi elementów, które robot może napotkać w urządzeniu. „Najbardziej przełomowym aspektem systemu jest jego uniwersalność, polegająca na tym, że umożliwia on na pełne rozmontowywanie urządzeń widzianych przez robota po raz pierwszy, w sposób, którego nie da się zaplanować ani zaprogramować z góry ze względu na brak pełnych informacji”, mówi Piater.

Inteligentny system

Jak wyjaśnia Piater, ważną innowacją jest wykorzystanie symulacji fizycznej w celu przewidzenia przez system przydatności określonych czynności. „Oszacowanie jej z wyprzedzeniem pozwala zbierać doświadczenia i dane statystyczne opisujące skuteczność tych czynności, tak aby następnym razem móc podjąć lepszą decyzję. W ten sposób system się uczy”, mówi naukowiec. Symulacja fizyczna generuje reprezentacje obiektów oraz interakcji z otoczeniem. Obrazy z kamery są analizowane w celu wykrycia możliwości działania, tak zwanych „afordancji”, które mogą obejmować odkręcanie, podważanie, odsuwanie i obracanie, potrząsanie itp. Zespół IMAGINE ulepszył zdolności percepcyjne systemu, takie jak wykrywanie i rozpoznawanie obiektów oraz szacowanie położenia i orientacji części. Opracował też nowe systemy wykrywania łbów śrub, detektory specyficznych afordancji oraz detektory okablowania wewnątrz urządzeń elektronicznych. „Mamy najlepsze możliwe zdolności percepcyjne, zwłaszcza dotyczące percepcji wzrokowej, i opracowaliśmy konkretne nowe funkcje”, mówi Piater.

Innowacyjne planowanie

Specjalnie pod kątem demontażu małych urządzeń elektronicznych zaprojektowano zaawansowany wielofunkcyjny chwytak robotyczny z wbudowaną zmieniarką narzędzi. System demonstracyjny został przeszkolony w celu demontażu dysków twardych komputerów, a dodatkowo potrafi rozmontowywać także niektóre typy kart graficznych. „Pozwoliliśmy robotowi wykonać całą operację wiele razy i przeanalizowaliśmy stan przed i po, tak by robot mógł uczyć się na podstawie tego doświadczenia”, mówi Piater. „Opracowano specjalny system planowania, które pomaga zdecydować, jakie działania należy podjąć w dalszej kolejności, nie tylko przez wybranie jednej z afordancji do dalszego działania, ale także poprzez prognozowanie przyszłości i tworzenie jak najbardziej kompletnego planu, jak to możliwe”, dodaje Piater. Przewidywania te mogą opierać się na symulowanej i rzeczywistej interakcji. Dostępne na rynku systemy planowania są matematycznie skonstruowane w taki sposób, aby tworzyć kompletny plan albo nie tworzyć go w ogóle. „Jeśli nie są w stanie dotrzeć do celu, to nie mają możliwości ustalenia, czy dana czynność byłaby przydatna. W odróżnieniu od nich system planowania opracowany przez zespół IMAGINE wie, jak robić postępy, nawet jeśli nie jest w stanie stworzyć pełnego planu. W tym względzie działa tak jak człowiek”, wyjaśnia.

Słowa kluczowe

IMAGINE, roboty, recykling, niebezpieczny sprzęt, środowisko, uczenie maszynowe, symulacja, dyski twarde, elektronika

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania