Τα ρομπότ αισθάνονται και αντιδρούν

Γράφει ο Κλάιντ Λίκα, CEO της  BOTA Systems και Μηχ. Μηχ. του ΕΜΠ

Όραση, ακοή, όσφρηση, γεύση και αφή. Κοινώς, οι 5 βασικές αισθήσεις ενός ανθρώπου. Προκειμένου να αλληλεπιδράσουν με το περιβάλλον, οι άνθρωποι κάνουν χρήση ενός ή συνδυασμού πολλών εξ’αυτών. Ένα μεγάλο σύνολο αντικειμένων του περιβάλλοντος χώρου ενός ανθρώπου δεν έχει κάποια γεύση, ούτε μυρωδιά και δεν μπορεί να παράξει ήχο, για να μπορεί να γίνει αντιληπτό. Για να μπορεί κάποιος να αλληλεπιδράσει με αυτά, το μόνο που αρκεί είναι να έχουν σχήμα για να μπορεί κάποιος να τα δει και να τα αγγίξει. Ένας άνθρωπος δηλαδή χρειάζεται μόνο την αφή και την όραση του για να μπορεί να τα επεξεργαστεί.

Μερικές φορές όμως δεν υπάρχει καν οπτική πληροφορία, έτσι η επεξεργασία και η επιθεώρηση γίνεται ακόμα πιο δύσκολη. Άλλες φορές αρκεί μόνο η πληροφορία που λαμβάνει κάποιος αγγίζοντας ένα αντικείμενο για να μπορεί να αποφανθεί για το μέγεθος, το βάρος, το σχήμα, την τραχύτητα και την σκληρότητα. Η αναγνώριση λοιπόν, των μηχανικών ιδιοτήτων ενός αντικειμένου είναι αρκετή μερικές φορές να μπορεί κάποιος να αναγνωρίσει με μεγάλο βαθμό επιτυχίας το αντικείμενο.

Στο παρακάτω βίντεο-πείραμα μπορεί να δει κανείς, πως οι άνθρωποι το καταφέρνουν αυτό. Μόνο με την αφή μπορούν να αναγνωρίσουν το αντικείμενο! Μερικές φορές, αυτή ή ικανότητα των ανθρώπων μας εκπλήσει και μας προκαλεί δέος για τις κατασκεύες του ανθρώπινου είδους!

Ρομποτικές αισθήσεις

Το αυτόνομο τετράποδο ρομπότ ικάνο να περπατάει και να τρέχει, κάνει στην πραγματικότητα το ίδιο με τα προαναφερθέντα για την επιθεώρηση σκυροδέματος. Είναι εξοπλισμένο με την αίσθηση της αφής στα πόδια του και αναγνωρίζει την υποβάθμιση και φθορά του σκυροδέματος στους υπονόμους της Ζυρίχης. Σέρνει το πόδι του όπως οι άνθρωποι θα έσερναν τα δάχτυλα των χέριων τους, ούτως ώστε να καταλάβουν την μηχανική κατάσταση στην επιφάνεια ενός τοίχου για να μπορούν να αποφανθεί αν χρειάζεται συντήρηση. Υπάρχουν πάρα πολλές χιλιάδες χιλιόμετρων υπονόμων που χρήζουν επιθεώρησης και συντήρησης κάτω από τις πόλεις μας. Λόγω του υψηλού κόστους, αυτό είτε δεν γίνεται, είτε γίνεται τοπικά και επιλεγμένα. Πρόκειται για μια ακριβή και χρονοβόρα εργασία που λίγοι άνθρωποι θα ήθελαν να κάνουν. Εν αντιθέσει, τα ρομπότ θα μπορούσαν να βρίσκονται και να εργάζονται επί 24ώρου βάσεως, επτά μέρες την εβδομάδα, χωρίς να νοιάζονται για τις ανθυγειϊνές συνθήκες εργασίας. Οι άνθρωποι σίγουρα θα ήθελαν να αποφύγουν να εργάζονται σε αυτές τις ρυπαρές συνθήκες.

Το εν λόγω ρομπότ είναι εξοπλισμένο με αισθητήρες δύναμης / ροπής Rokubi της BOTA Systems στα πόδια του, που του παρέχουν τις απαραίτητες πληροφορίες. Τα πειραματικά αποτελέσματα εμφανίζονται σε αυτήν την δημοσίευση επιστημονικού περιοδικού ρομποτικής[1].

UAV που αισθάνονται

Εκτός από τους υπονόμους και άλλα ρυπαρά περιβάλλοντα, υπάρχουν πολλές άλλες περιπτώσεις όπου ρομποτικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επιθεώρηση και συντήρηση. Για παράδειγμα εφαρμογές αυτόνομων ιπτάμενων οχημάτων (UAV ή drones)! Μπορούν να φτάσουν σε επικίνδυνα ή απρόσιτα μέρη για τους ανθρώπους όπως γέφυρες, κτίρια, πλοία, δοχεία πίεσης, ανεμογεννήτριες, σταθμοί παραγωγής ενέργειας. Το UAV του παρακάτω βίντεο δείχνει το σύνολο των δεξιοτήτων του και το πως θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για κάποια επιθεώρηση ή και άλλες εφαρμογές. Μετρώντας τις δυνάμεις αντίδρασης που ασκούνται μεταξύ σκυρόδεματος και το ρομπότ, μπορεί να προσδιοριστεί εάν το UAV βρίσκεται σε επαφή ή όχι με τα τοιχώματα και περιορίζει τις εφαρμοζόμενες δυνάμεις. Ο περιορισμός του μεγέθους δύναμης εφαρμογής είναι απαραίτητος σε πολλές εφαρμογές που τα αντικείμενα είναι ευαίσθητα σε εξωτερικές δυνάμεις. Μπορεί κανείς να δει τα πειραματικά αποτελέσματα συγκεκριμένων εφαρμογών όπως αυτά εμφανίζονται σε αυτήν την δημοσίευση [2] που χρησιμοποιείται αισθητήρας δύναμης / ροπής Rokubi.

Οι συγκεκριμένοι αισθητήρες είναι ιδανικοί για σχεδιασμούς ρομποτικών συστημάτων που η ελαχιστοποιήση βάρος είναι μεγαλής σημασίας και επηρεάζει την απόδοση των και καλούνται να λειτουργήσουν σε ρυπαρό και επικίνδυνο περιβάλλον. Έχουν αναπτυχθεί για να απορροφούν κρούσεις, να μετράνε αξιόπιστα, να δουλεύουν σε δυσμενείς συνθήκες και να είναι πολύ εύκολοι στη χρήση και ενσωμάτωση σε υπάρχοντα συστήματα.

Αναφορές:

[1] H Kolvenbach, G Valsecchi, R Grandia, A Ruiz, F Jenelten, M Hutter, “Tactile Inspection of Concrete Deterioration in Sewers with Legged Robots”, 12th Conference on Field and Service Robotics (FSR 2019)

[2] Karen Bodie, Maximilian Brunner , Michael Pantic, Stefan Walser , Patrick Pfandler , Ueli Angst , Roland Siegwart and Juan Nieto, “An Omnidirectional Aerial Manipulation Platform for Contact-Based Inspection”, Robotics: Science and Systems 2019 15(19)