Ein neuer Chip lässt Roboter ihre Aktionen imaginieren, bevor sie sich bewegen

Foto eines Mannes, der neben arbeitenden Roboterarmen einen Arm ausstreckt Realtime Robotics, Inc.

Die Hand vor den Arm eines Industrieroboters zu halten, ist im Allgemeinen keine gute Idee. Diese Maschinen mögen sich schnell und präzise bewegen, aber sie sind so blind und dumm, dass sie sich gerne ein Glied brechen, ohne auch nur ein Hoppla.

Es brauchte also etwas Mut, diesen Trick mit einem zu testenden Roboterarm auszuprobieren Echtzeit-Robotik , ein Startup im Bostoner Stadtteil Seaport. Ich streckte die Hand aus, um seine Bewegung abzufangen, als es ein Gerät von einem Tisch ergriff und sich bewegte, um es in eine Kiste zu legen. Zum Glück hielt der Roboter inne, bewegte sich geschickt um meinen ausgestreckten Arm und legte den Gegenstand dann ordentlich in seine Kiste. Keine gebrochenen Gliedmaßen heute.

Diese Art der anmutigen Anpassungsfähigkeit könnte sich für die Robotikindustrie als unglaublich nützlich erweisen. Es gibt einige Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten können, aber sie neigen dazu, wenig Energie zu haben, ungenau und von begrenztem Nutzen zu sein. Die leistungsfähigsten und leistungsstärksten Industriemaschinen müssen immer noch in sehr genau kontrollierten Umgebungen arbeiten, fern von weichen, zerbrechlichen Menschen.

Selbst wenn Sie sich keine Sorgen darüber machen, dass Menschen neben dem Roboter stehen, möchten Sie vielleicht Ihre Zelle modifizieren, ohne die Kosten für die Hinzuziehung eines Technikers zu tragen, sagt Sean Murray, ein Robotikingenieur und Mitbegründer von Realtime Robotics, der mich herumgeführt hat.

Das Bewegungsproblem

Eine Reihe von Unternehmen versucht, Wege zu finden, um dieses Problem zu umgehen. Einige testen Sensoren, die einen leistungsstarken Roboter stoppen, wenn er ein Hindernis entdeckt. Realtime Robotics versucht noch weiter zu gehen, indem es Robotern die Art von Low-Level-Intelligenz gibt, die erforderlich ist, um sich durch die reale Welt zu bewegen. Dies ist das körperliche Bewusstsein, das Menschen und Tiere für selbstverständlich halten, wenn sie einen Arm oder ein Bein bewegen.

In mehreren verschiedenen Räumen bei Realtime testen Industrieroboterarme die Fähigkeiten eines neuen Chips, den das Unternehmen entwickelt hat, um dies zu ermöglichen. Wenn dieser Chip an 3D-Sensoren angeschlossen ist, lässt er die Maschinen schnell eine Reihe verschiedener Aktionen in Betracht ziehen und sich das Ergebnis effektiv vorstellen, bevor sie diejenige auswählen, die für die jeweilige Aufgabe am besten geeignet ist. In einem Raum sah ich zu, wie zwei Roboter im Zusammenspiel balletische Kunststücke vollführten, umeinander glitten und gelegentlich Gegenstände übergaben.

Die grundlegende Herausforderung ist, dass Roboter so dumm sind, sagt Georg Konidaris , Gründer und Chefrobotiker bei Realtime sowie Assistenzprofessor an der Brown University in Providence, Rhode Island. Wir haben diese motorische Grundkompetenz und Roboter nicht.

Die Bewegungsplanung ist für einen Roboter täuschend schwierig, teilweise weil jedes Gelenk eine zusätzliche Dimension zu den durchzuführenden Berechnungen hinzufügt.

Mach deinen Zug

Der Chip des Unternehmens verbessert die mathematischen Berechnungen hinter einem relativ einfachen Bewegungsplanungsalgorithmus, der von Konidaris und anderen entwickelt wurde, als er an der Duke University war. Durch die parallele Ausführung der Berechnungen kann der dedizierte Chip sie mehr als 10.000-mal schneller ausführen als ein normaler Computerchip und dabei weniger Strom verbrauchen.

Der Ansatz ist sehr clever, sagt Tomas Lozano-Perez , ein Professor am MIT, der Konidaris als Doktorand beriet.

Dies ist Teil eines breiteren Trends. Fortschritte in Software und Hardware beginnen allmählich, den IQ von Robotern zu erhöhen, und ebnen möglicherweise den Weg für leistungsfähigere Industrieroboter, die auf neue, leistungsstarke Weise eingesetzt werden können. Intelligentere Roboter könnten an einer Produktionslinie neben einer Person sitzen – zum Beispiel herausfinden, wie man Objekte greift, egal wie sie angeordnet sind, und ohne versehentlich jemanden zu verletzen. Dies könnte die Verbreitung der Automatisierung in vielen Branchen beschleunigen.

Lozano-Pérez fügt hinzu, dass eine bessere Bewegungsplanung für die Zukunft der Robotik von grundlegender Bedeutung sein wird. Jeder Roboter, der sich gezielt bewegt, um Ziele zu erreichen, sollte besser darüber nachdenken, wie er sich bewegen soll, sagt er. Die Herausforderung besteht darin, dass die Bewegungsplanung langsam ist, wenn die Umgebung unübersichtlich ist und insbesondere wenn der Roboter viele Freiheitsgrade hat.

Es gibt noch eine weitere große potenzielle Anwendung für die Technologie: selbstfahrende Fahrzeuge. So wie ein Roboter seine Bewegung planen muss, um Kollisionen zu vermeiden, muss ein selbstfahrendes Auto schnell die sicherste Route um Hindernisse herum finden. Dafür entwickelt Realtime bereits eine Version des Chips. Konidaris sagt, es soll selbstfahrende Fahrzeuge schnell an Komplikationen auf der Straße anpassen lassen und sie vielleicht sicherer machen.

Der erste Test wird sein, ob sich Hersteller von Roboterarmen für die Nutzung der Technologie von Realtime entscheiden. Mehrere testen es bereits. Der endgültige Erfolg wird davon abhängen, wie es integriert wird, sagt Lozano-Pérez vom MIT. Aber es scheint mir, dass es neue Möglichkeiten für das Design von Robotersystemen eröffnet.

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