Посмотрите на эту гигантскую коробку с роботизированной ручкой для палочек для еды с легкостью

Хотя роботы уже находятся на складах, перемещая мелкие предметы между контейнерами для отправки или хранения, им еще предстоит взять на себя работу по переноске больших и тяжелых вещей. И именно здесь они могут принести наибольшую пользу, потому что людям тяжело тащить вещи.

Над этой проблемой работают несколько компаний, и, вероятно, всем им хватит места, потому что возможности огромны. Есть много трейлеров, которые нужно разгрузить. Возможно, большинство интересный подход исходит из Ловкая робототехникав котором есть робот, который перемещает коробки с помощью гигантских палочек для еды.

---

Впервые мы писали о Dextrous Робототехника в 2021 году, когда они работали над доказательством концепции использования роботизированных рук Franka Panda. С тех пор концепция была успешно доказана, и Dextrous превратился в гораздо более крупного робота, который может обрабатывать сотни тяжелых коробок в час с помощью манипуляторов для палочек для еды.

«Подход с использованием палочек для еды очень надежный», — генеральный директор Dextrous. Эван Драмрайт говорит нам. «Мы можем переносить тяжелые грузы и небольшие предметы с помощью очень точных манипуляций. Независимо перемещаемые палочки для еды позволяют брать практически неограниченное количество предметов благодаря простой механической конструкции. Это настоящее упрощение проблемы схватывания».

На видео выше показано, как робот перемещает около 150 коробок в час в сценарии, имитирующем разгрузку упакованного прицепа, но система способна работать намного быстрее. Демонстрация проводилась без какой-либо оптимизации пути. В незагроможденной среде Dextrous смог управлять системой со скоростью 900 коробок в час, что примерно в два раза быстрее, чем 300–500 коробок в час, с которыми может справиться человек.

Конечно, чем тяжелее коробка, тем сложнее человеку поддерживать такой темп. А когда ящик становится тяжелее примерно 20 килограммов, чтобы его переместить, требуются два человека. В этот момент труд становится гораздо менее эффективным. На бумаге аппаратная часть робота Декстроуса способна обрабатывать коробки массой 40 кг при ускорении до 3 гс, и до 65 кг при меньшем ускорении. Это соответствует 2000 коробкам в час. Правда, это всего лишь теоретический максимум, но именно к этому и стремится Dextrous.

Если бы единственной проблемой было быстрое перемещение тяжелых ящиков, роботы давно бы ее решили. Однако прежде чем вы сможете переместить коробку, вам сначала нужно ее поднять, и это усложняет ситуацию. Другие компании, занимающиеся робототехникой, используют всасывание, чтобы собирать предметы. Только Ловкий предпочитает гигантские палочки для еды.

Преимущество всасывания заключается в том, что с ним легче обращаться с точки зрения восприятия и планирования: найдите плоскую поверхность, придерживайтесь ее, и все готово. Этот подход предполагает, что вы можете найти ровную поверхность, но упорядоченные стопки коробок, которые можно увидеть в большинстве демонстрационных видеороликов, не обязательно будут тем, что вы получите на складе. У всасывания есть и другие проблемы: обычно он имеет предел полезной нагрузки около 20 кг, он не очень хорошо работает с ящиками нестандартных размеров и плохо работает при температуре ниже 10 °C. Системы всасывания также втягивают много грязи, что может вызвать механические проблемы.

Система всасывания обычно прикрепляется только к одной поверхности, и это ограничивает скорость ее перемещения, не теряя захвата и не разрывая коробку. Палочки для еды Dextrous могут поддерживать коробку с двух сторон. Но полное использование этой возможности усложняет восприятие и планирование.

«Просто добраться до этой точки было тяжело», — говорит Драмрайт. «Нам пришлось достичь определенного уровня точности в системе восприятия и манипуляциях, чтобы иметь возможность с высокой уверенностью понимать, что мы выбираем. Наши первоначальные инженерные трудности были очень и очень высокими».

На совершенствование манипулирования твердыми объектами с помощью жестких манипуляторов, таких как палочки для еды, Dextrous ушло несколько лет. «Выяснить, как заставить робота воспринимать и понимать окружающую среду, определить, какой предмет лучше всего выбрать, а затем манипулировать этим предметом и делать все это за разумный промежуток времени — это действительно очень сложно», — говорит нам Драмрайт. . «Я не собираюсь говорить, что мы решили эту проблему на 100 процентов, но она работает очень хорошо. Нам еще многое предстоит сделать, но как доказать концепцию создания робота, который будет выполнять контактные манипуляции и выбирать объекты разного размера из неограниченной среды за разумный период времени? Мы решили эту проблему».

Вот еще одно видео, демонстрирующее продолжительную последовательность манипуляций с коробкой; если вы внимательно посмотрите, вы заметите всевозможные точные маленькие движения, когда робот использует свои манипуляторы, чтобы слегка перемещать коробки, чтобы лучше схватить их:

Из-за всех этих движений робот выглядит почти так, как будто им управляют дистанционно, но Драмрайт уверяет меня, что он полностью автономен. Оказывается, телеоперация в этом контексте работает не очень хорошо. «Мы рассматривали возможность телеоперации, но на самом деле не смогли этого сделать. Мы обнаружили, что наши контроллеры настолько точны, что мы не можем заставить систему вести себя лучше с помощью телеоперации, чем в автономном режиме». Относительно как робот решает, что делать, что он делает. «Я не могу точно сказать вам, откуда взялось такое поведение», — говорит Драмрайт. — «Давайте просто назовем это ИИ. Но все это автономное манипулирующее поведение, и робот может использовать этот разнообразный набор навыков, чтобы понять, как брать каждую коробку».

Возможно, вы заметили, что коробки на видеороликах изрядно потрепаны. Это потому, что робот тренировался с этими коробками несколько месяцев, но Декстроус помнит о том, что за ним необходим уход, говорит Драмрайт. «Одна из вещей, которая нас беспокоила с самого начала, заключалась в том, как нам сделать это мягко? Но наша новейшая версия робота обладает чувствительностью и очень бережно обращается с коробками».

Я спросил Драмрайта, какой предмет его роботу будет сложнее всего поднять. Я предложил шар для боулинга (тяжелый, скользкий, сферический). «Это сложно, но ни в коем случае не невозможно», — был его ответ, ссылаясь на исследование, проведенное Сиддхартха Шриниваса в Вашингтонском университете, показав, что робот с палочками для еды может научиться выполнять тонкие динамические манипуляции со сферическими объектами. Однако Ловкий не прочь слегка схитрить, добавив тонкое покрытие из твердой резины на концевые эффекторы палочек для еды, чтобы добавить лишь немного податливости – недостаточно, чтобы возиться с планированием или контролем, но достаточно, чтобы затруднить захват некоторых сложных предметов. немного проще.

Год назад Dextrous показала, что может перемещать коробки на высоких скоростях при ограниченных сценариях. В течение прошлого года компания проверяла, сможет ли система справиться со всем спектром сценариев, с которыми она может столкнуться на складах. Следующий шаг — объединить эти две вещи — снова увеличить скорость, сохраняя при этом надежную и автономную работу.

«Что касается манипуляций, система полностью автономна», — говорит Драмрайт. «В настоящее время у нас есть люди, которые загоняют робота в контейнер, а затем управляют им вперед, как только он выберет все, до чего может дотянуться, но мы также делаем это полностью автономным». И робот до сих пор был вполне надежным, требуя лишь смазки.

По словам Драмрайта, самой большой проблемой для бизнеса на данный момент является просто производство достаточного количества роботов, поскольку компания производит оборудование самостоятельно. Остается вопрос, сколько времени займет переход от эксперимента к продукту. Компания запускает несколько коммерческих пилотных проектов, и Драмрайт говорит, что больше всего их тормозит создание достаточного количества роботов, чтобы удовлетворить спрос.

«Мы решили все самые сложные технические проблемы», — говорит он. «А теперь дело за бизнесом».