Puede ser un desafío para las personas manipular objetos delgados y flexibles como cuerdas, alambres o cables. Pero si estos problemas son difíciles para los humanos, son casi imposibles para los robots. Cuando un cable se desliza entre los dedos, la forma cambia constantemente y los dedos del robot deben detectar y ajustar constantemente la posición y el movimiento del cable.

Los enfoques estándar han utilizado una gama de deformaciones lentas e incrementales y fijaciones mecánicas para hacer el trabajo. Recientemente, un grupo de investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT realizó la tarea desde un ángulo diferente, de una manera que imita mejor a los humanos. Los equipos nuevo sistema utiliza un par de pinzas de robot blandas con sensores táctiles de alta resolución (y sin restricciones mecánicas adicionales) para manipular con éxito los cables que se mueven libremente.

Podrías imaginar usar un sistema como este para tareas industriales y domésticas, de modo que algún día los robots puedan ayudarnos con cosas como anudar, enhebrar o incluso suturas quirúrgicas.

El primer paso del equipo fue construir una nueva pinza de dos dedos. Los dedos opuestos son livianos y de rápido movimiento, lo que permite ajustes ágiles y en tiempo real de fuerza y ​​posición. En la punta de los dedos se basan en la visión. Sensores GelSightHecho de goma suave con cámaras incorporadas. La pinza está montada en un brazo robótico, que puede moverse como parte del sistema de control.

El segundo paso del equipo fue crear un marco de percepción y control para permitir la manipulación del cable. Para la percepción, utilizaron los sensores GelSight para estimar la posición del cable entre los dedos y medir las fuerzas de fricción a medida que el cable se desliza. Dos controladores funcionan en paralelo: uno modula la fuerza de agarre, mientras que el otro ajusta la posición de la pinza para mantener el cable dentro de la pinza.

Cuando se monta en el brazo, la pinza puede seguir de manera confiable un cable USB desde cualquier posición de agarre. Luego, en combinación con una segunda pinza, el robot puede mover el cable «mano sobre mano» (como lo haría un humano) para encontrar el extremo del cable. También se puede adaptar a cables de diferentes materiales y espesores.

Como una demostración más de su habilidad, el robot realizó una acción que las personas realizan rutinariamente al enchufar auriculares en un teléfono celular. Comenzando con un cable de auriculares que flota libremente, el robot pudo deslizar el cable entre sus dedos, deteniéndose cuando sintió que el enchufe tocaba sus dedos, ajustar la posición del enchufe y finalmente insertar el enchufe en el enchufe .

«El manejo de objetos blandos es muy común en nuestra vida cotidiana, como la manipulación de cables, el plegado de tela y el anudado de nudos», dijo Yu She, postdoctorado del MIT y autor principal de un nuevo artículo sobre el sistema. «En muchos casos, queremos que los robots ayuden a las personas a realizar este tipo de trabajo, especialmente si las tareas son repetitivas, aburridas o inseguras».

Condúceme

El seguimiento de cables es un desafío por dos razones. Primero, requiere la «fuerza de agarre» (para permitir un deslizamiento suave) y la «posición de agarre» (para evitar que el cable se caiga de los dedos de la pinza).

Esta información es difícil de capturar de los sistemas de visión convencionales durante la manipulación continua, porque generalmente es cerrada, costosa de interpretar y, a veces, inexacta.

Además, esta información no se puede percibir directamente utilizando solo sensores de visión, por lo tanto, el uso de equipos táctiles por parte del equipo sensores Las juntas de las pinzas también son flexibles y las protegen de posibles impactos.

Los algoritmos también se pueden generalizar a diferentes cables con diferentes propiedades físicas, como material, rigidez y diámetro, así como a cables con diferentes velocidades.

Al comparar diferentes controladores aplicados a la pinza del equipo, su política de control podría controlar el cable por distancias más largas que otras tres. Por ejemplo, el controlador de «circuito abierto» solo siguió el 36 por ciento de la longitud total, la pinza perdió fácilmente el cable cuando se dobló y necesitó muchos agarres para completar la tarea.

Viendo hacia adelante

El equipo observó que era difícil tirar del cable hacia atrás cuando alcanzaba el borde del dedo, debido a la superficie convexa del sensor GelSight. Por lo tanto, esperan mejorar la forma del sensor de dedo para mejorar el rendimiento general.

En el futuro, planean explorar tareas de manipulación de cables más complejas, como el enrutamiento de cables y la entrada de cables a través de obstáculos, y finalmente buscan explorar tareas de manipulación de cables autónomas en la industria automotriz.

Yu Ella co-escribió el documento con los estudiantes de doctorado del MIT Shaoxiong Wang, Siyuan Dong y Neha Sunil; Alberto Rodríguez, profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT; y Edward Adelson, el John y Dorothy Wilson Profesor en el Departamento de Ciencias Cognitivas y Cerebrales del MIT.



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