بروزرسانی: 27 خرداد 1404
چگونه به ربات های خط مونتاژ کمک کنیم تا دنده ها را عوض کنند و تقریباً هر چیزی را بردارند -- ScienceDaily
این الگوریتم استراتژی های مشابهی را برای اجسام با شکل مشابه، حتی بدون دخالت انسان، توسعه داد. محققان امیدوارند که این بدان معنی است که آنها قادر خواهند بود به جای داشتن یک گیره منحصر به فرد برای هر جسم، گیره های غیرفعالی ایجاد کنند که می توانند دسته ای از اشیاء را بگیرند.
با این حال، محققان تشویق شدند که الگوریتم را به خوبی انجام دهند، به خصوص با برخی از اشکال دشوارتر، مانند ستونی با سوراخ کلید در بالا.
ایان گود، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: «ما همچنین اشیایی را طراحی کردیم که برای ربات های سنتی چنگنده چالش برانگیز است، مانند اشیایی با زوایای بسیار کم عمق یا اشیایی با چنگ زدن داخلی - جایی که باید آنها را با قرار دادن یک کلید بردارید. دانشجوی دکتری UW در گروه مهندسی مکانیک.
"مسیری که الگوریتم ما برای آن یکی ایجاد کرد، یک شتاب سریع است تا جایی که واقعاً به جسم نزدیک می شود. به نظر می رسید که قرار است با جسم برخورد کند، و من فکر کردم، "اوه نه. گود گفت: آیا آن را درست کالیبره نکردید؟ "و البته به طرز باورنکردنی نزدیک می شود و سپس آن را کاملاً می گیرد. این لحظه الهام بخش بود، یک ترن هوایی شدید از احساسات."
هنگامی که رایانه مطابقت خوبی پیدا کرد، دو مجموعه دستورالعمل را ارائه می دهد: یکی برای چاپگر سه بعدی برای ایجاد گیره و دیگری با مسیر بازوی ربات پس از چاپ و اتصال گیره.
تیم این یافته ها را در 11 اوت در SIGGRAPH 2022 ارائه خواهد کرد.
یکی از محدودیت های این روش این است که گیره های غیرفعال را نمی توان برای برداشتن همه اشیاء طراحی کرد. در حالی که برداشتن اشیایی که عرض آنها متفاوت است یا دارای لبه های بیرون زده هستند آسان تر است، اشیایی با سطوح صاف یکنواخت، مانند بطری آب یا جعبه، بدون هیچ گونه قسمت متحرک به سختی قابل درک هستند.
"موفق ترین گیره غیرفعال در جهان انبر لیفتراک است. اما نقطه مقابل آن این است که انبر لیفتراک فقط با اشکال خاصی مانند پالت خوب کار می کند، به این معنی که هر چیزی را که می خواهید بگیرید باید روی پالت باشد. جفری لیپتون، استادیار مهندسی مکانیک UW، یکی از نویسندگان این مقاله گفت. در اینجا می گوییم خوب، نمی خواهیم هندسه دستگیره غیرفعال را از پیش تعریف کنیم. در عوض، می خواهیم هندسه هر جسمی را بگیریم و یک گیره طراحی کنیم."
در آغاز همه گیری COVID-19، شرکت های خودروسازی مانند فورد به سرعت تمرکز تولید خود را از خودرو به ماسک و دستگاه تنفس مصنوعی تغییر دادند.
آدریانا شولز، نویسنده ارشد، استادیار UW گفت: "ما هنوز هم بیشتر اقلام خود را با خطوط مونتاژ تولید می کنیم، که واقعا عالی هستند اما همچنین بسیار سفت و سخت هستند. همه گیری به ما نشان داد که باید راهی برای تغییر کاربری آسان این خطوط تولید داشته باشیم." در دانشکده علوم و مهندسی کامپیوتر پل جی آلن. ایده ما ایجاد ابزار سفارشی برای این خطوط تولید است. این به ما یک ربات بسیار ساده می دهد که می تواند یک کار را با یک گیره خاص انجام دهد.
محققان 10 پیکاپ آزمایشی با 22 شکل انجام دادند. برای 16 شکل، هر 10 پیکاپ موفق بودند. در حالی که بیشتر شکل ها حداقل یک پیکاپ موفق داشتند، دو تا از آنها چنین نبودند. این خرابی ها ناشی از مشکلات مربوط به مدل های سه بعدی اشیایی بود که به رایانه داده می شد. برای یکی -- یک کاسه -- مدل کناره های کاسه را نازک تر از آنچه بود توصیف کرد. برای دیگری - شیئی که شبیه یک فنجان با دسته تخم مرغی شکل است - مدل جهت گیری صحیح خود را نداشت.
تیمی از دانشگاه واشنگتن ابزار جدیدی ایجاد کردند که می تواند یک گیره غیرفعال قابل چاپ سه بعدی طراحی کند و بهترین مسیر برای گرفتن یک شی را محاسبه کند. این تیم این سیستم را روی مجموعه ای از 22 شی مورد آزمایش قرار دادند - از جمله یک اسم حیوان دست اموز با چاپ سه بعدی، یک گوه به شکل درب، یک توپ تنیس و یک مته. گیره ها و مسیرهای طراحی شده برای 20 مورد از اشیاء موفق بودند. دو مورد از آنها گوه و هرمی شکل با سوراخ کلید منحنی بود. هر دو شکل برای برداشتن چندین نوع گیره چالش برانگیز هستند.
این تیم اشیاء مختلفی را برای آزمایش قدرت این روش انتخاب کردند، از جمله برخی از مجموعه داده هایی از اشیاء که استانداردی برای آزمایش توانایی ربات برای انجام کارهای دستکاری هستند.
Kodnongbua گفت: «ابتدا الگوریتم ما پیکربندی های درک ممکن را ایجاد می کند و آنها را بر اساس پایداری و برخی معیارهای دیگر رتبه بندی می کند. "سپس بهترین گزینه را انتخاب می کند و برای یافتن اینکه آیا یک مسیر درج امکان پذیر است یا خیر، بهینه می شود. اگر نتواند یکی را پیدا کند، سپس به پیکربندی درک بعدی در لیست می رود و سعی می کند دوباره بهینه سازی مشترک را انجام دهد."
هنگام طراحی یک گیره و خط سیر جدید، تیم با ارائه یک مدل سه بعدی از جسم و جهت گیری آن در فضا به کامپیوتر شروع می کند - به عنوان مثال، چگونه می توان آن را روی یک تسمه نقاله ارائه کرد.
از نظر تئوری، یک ربات می تواند تقریباً هر چیزی را بردارد اگر گیره های آن برای هر کار تعویض شود. برای پایین نگه داشتن هزینه ها، این گیره ها می توانند غیرفعال باشند، به این معنی که گیره ها اشیاء را بدون تغییر شکل می گیرند، شبیه به نحوه کار انبر لیفتراک.
Milin Kodnongbua، نویسنده اصلی، که این تحقیق را به عنوان دانشجوی کارشناسی UW تکمیل کرد، گفت: "نقاطی که گیره با جسم تماس برقرار می کند برای حفظ ثبات جسم در چنگ زدن ضروری است. ما این مجموعه از نقاط را "پیکربندی گرفتن" می نامیم." در مدرسه آلن "همچنین، گیره باید با جسم در آن نقاط داده شده تماس بگیرد، و گیره باید یک جسم منفرد جامد باشد که نقاط تماس را به بازوی ربات متصل می کند. ما می توانیم مسیری را جستجو کنیم که این الزامات را برآورده کند."
منبع