Mokslininkai įveikė didelį biomimetinės robotikos iššūkį sukūrę jutiklį, kuris, padedamas dirbtinio intelekto, gali slysti per Brailio rašto tekstą ir tiksliai nuskaityti jį dvigubu žmogaus greičiu. Ši technologija gali būti įtraukta į roboto rankas ir protezus, užtikrinant pirštų galiukų jautrumą, panašų į žmonių.
Žmogaus pirštų galiukai yra nepaprastai jautrūs. Jie gali perduoti detales apie pusę žmogaus plauko pločio objekto, pastebėti subtilius paviršiaus tekstūros skirtumus ir pritaikyti reikiamą jėgą, kad suimtų kiaušinį arba 20 svarų (9 kg) šunų maisto maišelį. neslysdamas.
Kadangi pažangiausiuose elektroniniuose apvalkaluose atsiranda vis daugiau biomimetinių funkcijų, į žmogų panašios dinaminės sąveikos, pvz., slydimo, poreikis tampa vis svarbesnis. Tačiau, nepaisant minkštosios robotikos pažangos, žmogaus piršto galiuko jautrumą atkurti roboto ekvivalentu pasirodė sudėtinga.
Kembridžo universiteto (JK) tyrėjai priartino jį prie realybės, taikydami metodą, pagal kurį naudojami regėjimo lytėjimo jutikliai kartu su AI, kad būtų galima aptikti funkcijas esant didelei skiriamajai gebai ir greičiui.
„Žmogaus pirštų galiukų minkštumas yra viena iš priežasčių, kodėl galime sugriebti daiktus tinkamu slėgiu“, – sakė tyrimo vadovas Parthas Potdaras. „Robotikai minkštumas yra naudinga savybė, tačiau jums taip pat reikia daug jutiklio informacijos, todėl sudėtinga turėti abu iš karto, ypač kai dirbama su lanksčiais arba deformuojančiais paviršiais.
Tyrėjai išsikėlė sau sudėtingą užduotį: sukurti robotą „pirštų galiukų“ jutiklį, kuris galėtų skaityti Brailio raštą slysdamas juo kaip žmogaus pirštas. Tai idealus testas. Jutiklis turi būti labai jautrus, nes kiekvienos reprezentacinės raidės taškai yra taip arti vienas kito.
„Yra robotų Brailio rašto skaitytuvų, bet jie vienu metu skaito tik vieną raidę, o tai nėra taip, kaip žmonės skaito“, – sakė tyrimo bendraautorius Davidas Hardmanas. „Esami robotai Brailio rašto skaitytuvai veikia statiškai: paliečia vieną raidžių raštą, perskaito jį, patraukia nuo paviršiaus, perkelia, nusileidžia ant kitos raidės rašto ir pan. Norime kažko tikroviškesnio ir daug efektyvesnio.
Taigi, mokslininkai sukūrė robotinį jutiklį su kamera „piršto galiuke“. Žinodami, kad jutiklio slydimas sukelia judesio susiliejimą, tyrėjai naudojo mašininio mokymosi algoritmą, parengtą pagal realių statinių vaizdų rinkinį, kuris buvo sintetiškai sulietas, kad „pašalintų“ vaizdus. Pašalinus judesio neryškumą, kompiuterinis regėjimo modelis aptiko ir klasifikavo kiekvieną raidę.
„Tai sunki problema robotikams, nes reikia atlikti daug vaizdo apdorojimo, kad būtų pašalintas judesio neryškumas, o tai užima daug laiko ir energijos“, – sakė Potdaras.
Įtraukus išmokytą mašininio mokymosi algoritmą, robotas jutiklis galėjo nuskaityti Brailio raštą 315 žodžių per minutę 87,5 % tikslumu, dvigubai greičiau nei žmogaus skaitytuvas ir maždaug taip tiksliai. Tyrėjai teigia, kad tai žymiai greičiau nei ankstesni tyrimai, o metodas gali būti pritaikytas daugiau duomenų ir sudėtingesnių modelių architektūrų, kad būtų pasiektas geresnis našumas dar didesniu greičiu.
„Atsižvelgiant į tai, kad algoritmui išmokyti naudojome netikrą suliejimą, nustebino, koks tikslus jis buvo nuskaitęs Brailio raštą“, – sakė Hardmanas. „Mes radome puikų kompromisą tarp greičio ir tikslumo, kaip ir žmonių skaitytojų atveju.
Nors jutiklis nebuvo sukurtas kaip pagalbinė technologija, mokslininkai teigia, kad jo gebėjimas greitai ir tiksliai nuskaityti Brailio raštą yra geras būdas sukurti roboto rankas arba protezus, kurių jautrumas panašus į žmogaus pirštų galiukus. Jie tikisi padidinti savo technologiją iki humanoidinės rankos ar odos dydžio.
„Brailio rašto skaitymo greitis yra puikus būdas išmatuoti dinaminį lytėjimo jutimo sistemų veikimą, todėl mūsų išvados gali būti taikomos ne tik Brailio raštu, pavyzdžiui, aptikti paviršiaus tekstūras ar slydimą manipuliuojant robotais“, – sakė Potdaras.
Tyrimas buvo paskelbtas žurnale IEEE Robotics and Automation Letterso toliau pateiktame Kembridžo universiteto sukurtame vaizdo įraše paaiškinama, kaip mokslininkai sukūrė Brailio rašto skaitymo jutiklį.
Ar robotai gali skaityti Brailio raštą?
Šaltinis: Kembridžo universitetas