Z ostatnimi postępami w sztuczna inteligencja i technologia robotyki, rośnie zainteresowanie opracowywaniem i wprowadzaniem na rynek robotów domowych zdolnych do wykonywania różnych prac domowych.
Tesla jest budowanie humanoidalnego robota, który według prezesa Elona Muska mógłby służyć do gotowania posiłków i pomocy osobom starszym. Amazon ostatnio nabył iRobota, znanego producenta zrobotyzowanych odkurzaczy, i intensywnie inwestuje w tę technologię za pośrednictwem Program Amazon Robotics do rozszerzenia technologii robotyki na rynek konsumencki. W maju 2022 roku firma Dyson, znana ze swoich odkurzaczy elektrycznych, ogłosiła, że planuje zbudować największe w Wielkiej Brytanii centrum robotyki poświęcone rozwój robotów domowych wykonujących codzienne prace domowe w pomieszczeniach mieszkalnych.
Mimo rosnącego zainteresowania przyszli klienci mogą być zmuszeni trochę poczekać na pojawienie się tych robotów na rynku. Chociaż urządzenia takie jak inteligentne termostaty i systemy bezpieczeństwa są dziś szeroko stosowane w domach, komercyjne wykorzystanie robotów domowych jest wciąż w powijakach.
Jak badacz robotyki, wiem z pierwszej ręki, że roboty domowe są znacznie trudniejsze do zbudowania niż inteligentne urządzenia cyfrowe czy roboty przemysłowe.
Obsługa obiektów
Jedną z głównych różnic między urządzeniami cyfrowymi a zrobotyzowanymi jest to, że roboty domowe trzeba manipulować przedmiotami poprzez kontakt fizyczny w celu wykonywania swoich zadań. Muszą nosić talerze, przesuwać krzesła i zbierać brudne pranie i umieszczać je w pralce. Operacje te wymagają, aby robot był w stanie obsługiwać delikatne, miękkie, a czasem ciężkie przedmioty o nieregularnych kształtach.
Najnowocześniejsze algorytmy sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego sprawdzają się dobrze w symulowanych środowiskach. Ale kontakt z przedmiotami w prawdziwym świecie często je potyka. Dzieje się tak, ponieważ kontakt fizyczny jest często trudny do modelowania, a jeszcze trudniejszy do kontrolowania. Chociaż człowiek może z łatwością wykonywać te zadania, istnieją znaczne przeszkody techniczne, które utrudniają robotom domowym osiągnięcie zdolności radzenia sobie z przedmiotami na poziomie człowieka.
Roboty mają trudności w dwóch aspektach manipulowania obiektami: kontroli i wykrywania. Wiele manipulatorów robotów typu pick-and-place, takich jak te na liniach montażowych, jest wyposażonych w prosty chwytak lub specjalistyczne narzędzia przeznaczone tylko do określonych zadań, takich jak chwytanie i przenoszenie określonej części. Często borykają się z manipulowaniem przedmiotami o nieregularnych kształtach lub elastycznymi materiałami, zwłaszcza, że brakuje im wydajności siła lub dotyk, sprzężenie zwrotne ludzie są naturalnie obdarzeni. Zbudowanie uniwersalnej dłoni robota z elastycznymi palcami jest nadal trudne technicznie i kosztowne.
Warto również wspomnieć, że tradycyjne manipulatory robotów wymagają stabilnej platformy, aby działać dokładnie, ale dokładność znacznie spada, gdy używa się ich z platformami, które poruszają się, szczególnie na różnych powierzchniach. Koordynacja lokomocji i manipulacji w robocie mobilnym to otwarty problem w społeczności robotycznej, który należy rozwiązać, zanim roboty domowe o szerokich możliwościach wejdą na rynek.
Zaawansowana kuchnia zrobotyzowana jest już na rynku (poniżej), ale działa w wysoce ustrukturyzowanym środowisku, co oznacza, że wszystkie przedmioty, z którymi wchodzi w interakcję – naczynia kuchenne, pojemniki na żywność, urządzenia – znajdują się tam, gdzie się ich spodziewa, i nie ma ich nieznośni ludzie, aby przeszkadzać.
Lubią strukturę
Na linii montażowej lub magazynie środowisko i kolejność zadań są ściśle zorganizowane. Dzięki temu inżynierowie mogą wstępnie zaprogramować ruchy robota lub korzystać z prostych metod, takich jak kody QR, do lokalizowania obiektów lub lokalizacji docelowych. Jednak przedmioty gospodarstwa domowego są często zdezorganizowane i umieszczane losowo.
Roboty domowe muszą radzić sobie z wieloma niewiadomymi w swoich miejscach pracy. Robot musi najpierw zlokalizować i zidentyfikować docelowy przedmiot spośród wielu innych. Dość często wymaga to również oczyszczenia lub ominięcia innych przeszkód w przestrzeni roboczej, aby móc dosięgnąć przedmiotu i wykonać dane zadania. Wymaga to od robota doskonałego systemu percepcji, wydajnych umiejętności nawigacyjnych oraz potężnych i dokładnych możliwości manipulacji.
Na przykład użytkownicy robotów odkurzających wiedzą, że muszą usunąć z podłogi wszystkie małe meble i inne przeszkody, takie jak kable, ponieważ nawet najlepszy robot odkurzający nie może ich sam usunąć. Jeszcze trudniejsze jest to, że robot musi działać w obecności ruchomych przeszkód, gdy ludzie i zwierzęta chodzą w bliskiej odległości.
Utrzymywanie prostoty
Choć dla ludzi wydają się one proste, wiele zadań domowych jest zbyt skomplikowanych dla robotów. Roboty przemysłowe doskonale nadają się do powtarzalnych operacji, w których można wstępnie zaprogramować ruch robota. Jednak zadania domowe są często specyficzne dla danej sytuacji i mogą być pełne niespodzianek, które wymagają od robota ciągłego podejmowania decyzji i zmiany trasy w celu wykonania zadań.
Pomyśl o gotowaniu lub myciu naczyń. W ciągu kilku minut gotowania możesz chwycić patelnię, szpatułkę, gałkę kuchenki, klamkę drzwi lodówki, jajko i butelkę oleju spożywczego. Aby umyć patelnię, zwykle trzymasz ją i przesuwasz jedną ręką, a drugą szorujesz, upewniając się, że wszystkie przypalone resztki jedzenia zostały usunięte, a następnie spłukano całe mydło.
W ostatnich latach nastąpił znaczny rozwój wykorzystania uczenia maszynowego do szkolenia robotów w podejmowaniu inteligentnych decyzji podczas wybierania i umieszczania różnych obiektów, co oznacza chwytanie i przenoszenie obiektów z jednego miejsca do drugiego. Jednak wytrenowanie robotów do opanowania wszystkich rodzajów narzędzi kuchennych i sprzętu AGD byłoby kolejnym poziomem trudności nawet dla najlepszych algorytmów uczenia się.
Nie wspominając już o tym, że domy ludzi często mają schody, wąskie przejścia i wysokie półki. Te trudno dostępne przestrzenie ograniczają wykorzystanie dzisiejszych robotów mobilnych, które zwykle używają kół lub czterech nóg. Roboty humanoidalne, które bardziej pasowałyby do środowisk, które ludzie budują i organizują dla siebie, muszą być jeszcze niezawodnie używane poza ustawieniami laboratoryjnymi.
Rozwiązaniem złożoności zadań jest zbudowanie robotów specjalnego przeznaczenia, takich jak roboty odkurzające czy roboty kuchenne. W najbliższej przyszłości prawdopodobnie zostanie opracowanych wiele różnych typów takich urządzeń. Uważam jednak, że roboty domowe ogólnego przeznaczenia są nadal daleko.
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Kredytowych Image: Dyson
