LearningGripper

Chwytanie i orientacja poprzez samodzielne uczenie się

LearningGripper wygląda jak abstrakcyjna wersja ludzkiej ręki. Jego działania mają również wiele wspólnego z jego naturalnym wzorem do naśladowania: robot-chwytak z czterema palcami wykorzystuje uczenie maszynowe, aby niezależnie nauczyć się obracać kulę w podniesionej pozycji w dowolnej orientacji.

Tylko elementarne działania i możliwe pozycje palców LearningGrippera, plus funkcja sprzężenia zwrotnego z otoczeniem, są z góry zdefiniowane, aby można było wykonać to złożone działanie. Otrzymuje tylko specyfikację tego, co musi umieć zrobić. Ale nie w jaki sposób ma rozwiązać to zadanie. Niezbędna strategia ruchu jest opracowywana samodzielnie przez uczące się algorytmy chwytaka - bez konieczności dodatkowego programowania.

Chwytanie i uczenie się - inteligentne współdziałanie

Teorie mówią, że my ludzie jesteśmy tak inteligentni tylko dlatego, że nasze ręce potrafią rozwiązać tak wiele skomplikowanych zadań. Niemowlęta zaczynają chwytać przedmioty bardzo wcześnie - na przykład palec matki. Kiedy już nauczymy się prawidłowo chwytać przedmiot, możemy go obrócić i obejrzeć ze wszystkich stron. Tylko w ten sposób można zrekonstruować w umyśle trójwymiarowy obraz obiektu. Tak więc ręka również służy nam ludziom do nauki.

Próby i błędy - uczenie się przez wzmacnianie

Metody uczenia się maszyn są porównywalne do metod uczenia się ludzi: niezależnie od tego, czy są pozytywne czy negatywne - potrzebują one informacji zwrotnej na temat swoich działań, aby móc je sklasyfikować i wyciągnąć z nich wnioski. LearningGripper wykorzystuje metodę uczenia się przez wzmacnianie. Chwytak nie ma określonego działania, które ma naśladować. Optymalizuje on swoje umiejętności wyłącznie na podstawie informacji zwrotnych o swoich poprzednich działaniach. Zwiększa to prawdopodobieństwo, że wykona udaną akcję i nie powtórzy mniej udanego ruchu.

Cztery palce są napędzane łącznie przez dwanaście pneumatycznych siłowników mieszkowych o niskim ciśnieniu od 2,5 do 3,5 bar. Każdy z nich posiada trzy stopnie swobody i podstawowe funkcje palca wskazującego. W samym stanie początkowym cała ręka ma więc do wyboru 3¹² całkowitych działań, aby zmienić położenie kuli. Dzięki inteligentnej koordynacji palców i elastycznej strukturze miecha, kinematyka jest swobodna i zgodna z wymaganiami. Może bezpiecznie chwytać, podnosić i obracać nawet najbardziej delikatne przedmioty - tak jak jego naturalny model.

Zmniejszony wysiłek związany z programowaniem dzięki uczeniu maszynowemu

Na eksponacie targowym LearningGripper chwytak demonstruje, jak w mniej niż godzinę uczy się strategii ruchu mechanicznego - od pierwszej próby do niezawodnego wykonania wymaganego zadania. Drugi chwytak pokazuje wyuczoną procedurę w pożądanym scenariuszu docelowym. Podnosi on kulę i obraca ją tak, aby wytłoczony na końcu napis był widoczny w centrum na górze.