Autonomer Roboter öffnet Türen

Roboter können viele Dinge tun, aber sie können keine Tür öffnen und durch die Tür gehen. Forscher haben dieses Problem in dreidimensionalen digitalen Simulationen gelöst und bauen einen autonomen Roboter, der genau das kann. Dieser einfache Fortschritt in der Unabhängigkeit stellt einen großen Fortschritt für Hilfsroboter dar, die Bürogebäude, Flughäfen und Krankenhäuser saugen und desinfizieren.

Zuvor gingen Forscher das Problem an, indem sie einen ganzen Raum scannten, um ein digitales 3D-Modell zu erstellen, damit der Roboter eine Tür lokalisieren kann. Aber das ist eine zeitaufwändige individuelle Lösung, die nur für den bestimmten Raum funktioniert, der gescannt wird. Die Entwicklung eines autonomen Roboters, der sich selbst eine Tür öffnet, bringt mehrere Herausforderungen mit sich.

Türen gibt es in verschiedenen Farben und Größen mit unterschiedlichen Griffen, die etwas höher oder niedriger sein können. Roboter müssen wissen, wie viel Kraft sie aufwenden müssen, um Türen zu öffnen und Widerstände zu überwinden. Die meisten öffentlichen Türen sind selbstschließend, was bedeutet, dass der Roboter von vorne beginnen muss, wenn er den Halt verliert. Wenn sich eine Tür vom Roboter weg öffnet, kann er einfach den Türgriff drehen und nach vorne drücken, um einen Raum zu betreten. Aber wenn sich eine Tür in Richtung des Roboters öffnet, wird die Aufgabe weitaus schwieriger, insbesondere wenn die Tür einen eingebauten Widerstand hat, um sich selbst zu schließen.

Einige Ingenieure haben einen Arm mit mehreren Gelenken an Robotern montiert, um einen Knopf oder Türgriff zu greifen, aber diese können extrem teuer sein. Ein einzelner Roboterarm mit sechs Gelenken oder Freiheitsgraden, der den gesamten Bewegungsbereich eines menschlichen Arms nachahmt, kann Zehntausende von Dollar kosten.

Das Problem wurde gelöst, indem ein Anhängsel an einem einfachen motorisierten Aufzug konstruiert wurde, den der Roboter anheben und absenken kann, um einen Türgriff zu erreichen. Ein kleiner Arm an der Basis hält die Tür offen, während der Roboter um sie herum schwenkt und seine Aufgaben im nächsten Raum fortsetzt. Da das Team maschinelles Lernen verwendet, muss sich der Roboter selbst „beibringen“, wie man eine Tür öffnet, im Wesentlichen durch Versuch und Irrtum. Dies kann anfangs zeitaufwändig sein, aber der Roboter korrigiert seine Fehler im Laufe der Zeit. Simulationen helfen dem Roboter, sich auf die eigentliche Aufgabe vorzubereiten.

Serviceroboter sind nützlicher geworden, insbesondere während der COVID-19-Pandemie, als mühsame Aufgaben wie das Desinfizieren von Räumen mit Nebeln oder ultraviolettem Licht automatisiert werden konnten. Ebenso wäre ein Roboter, der sich an der nächstgelegenen Steckdose aufladen kann, äußerst hilfreich. Die aktuelle Lösung besteht darin, eine Dockingstation zu installieren. Wenn der Strom des Roboters zur Neige geht, kehrt er zu seiner Dockingstation zurück. Es verliert jedoch Zeit, zum Dock zurückzukehren, und es kann nicht in jedem Raum ein Dock geben.

Der neue Roboter wird in der Lage sein, eine Steckdose zu identifizieren und den Stecker ohne menschliche Hilfe einzustecken, was eine Kombination von Herausforderungen darstellt. Eine Steckdose ist sehr klein, also muss der Roboter sie zuerst identifizieren. Menschen haben die Geschicklichkeit, die Steckdose zu finden und schnell einzustecken. Aber einen Roboter darum zu bitten, ist nicht so einfach; Wenn der Roboter nicht perfekt ausgerichtet ist, fällt er aus. Der Algorithmus der Forscher gibt dem Roboter jedoch mehr Flexibilität, um nach dem Stecker zu „tasten“, wenn er sich nähert.