Với những tiến bộ gần đây trong trí tuệ nhân tạo và công nghệ người máy, ngày càng có nhiều mối quan tâm đến việc phát triển và tiếp thị các robot gia dụng có khả năng xử lý nhiều công việc trong nhà.
Tesla là xây dựng một robot hình người, theo CEO Elon Musk, có thể dùng để nấu các bữa ăn và giúp đỡ người cao tuổi. Amazon gần đây mua lại iRobot, một nhà sản xuất chân không robot nổi tiếng và đã đầu tư rất nhiều vào công nghệ thông qua Chương trình người máy của Amazon để mở rộng công nghệ robot sang thị trường tiêu dùng. Vào tháng 2022 năm XNUMX, Dyson, một công ty nổi tiếng về máy hút bụi công suất, thông báo rằng họ có kế hoạch xây dựng trung tâm robot lớn nhất Vương quốc Anh dành cho phát triển robot gia dụng thực hiện các công việc gia đình hàng ngày trong không gian dân cư.
Bất chấp sự quan tâm ngày càng tăng, những khách hàng tương lai có thể phải đợi một thời gian để những con robot đó xuất hiện trên thị trường. Trong khi các thiết bị như bộ điều nhiệt thông minh và hệ thống an ninh được sử dụng rộng rãi trong các gia đình ngày nay, thì việc sử dụng thương mại robot gia dụng vẫn còn sơ khai.
Là một nhà nghiên cứu người máy, Tôi biết trực tiếp cách chế tạo rô bốt gia dụng khó hơn nhiều so với các thiết bị kỹ thuật số thông minh hoặc rô bốt công nghiệp.
Xử lý các đối tượng
Một điểm khác biệt chính giữa các thiết bị kỹ thuật số và rô bốt là rô bốt gia dụng cần phải thao tác các đối tượng thông qua tiếp xúc cơ thể để thực hiện nhiệm vụ của họ. Họ phải mang đĩa, di chuyển ghế và nhặt đồ bẩn và cho vào máy giặt. Các hoạt động này đòi hỏi robot phải có khả năng xử lý các vật nặng dễ vỡ, mềm và đôi khi có hình dạng bất thường.
Các thuật toán máy học và AI hiện đại hoạt động tốt trong môi trường giả lập. Nhưng tiếp xúc với các đối tượng trong thế giới thực thường làm chúng tăng lên. Điều này xảy ra bởi vì tiếp xúc cơ thể thường khó mô hình hóa và thậm chí khó kiểm soát hơn. Mặc dù con người có thể dễ dàng thực hiện những công việc này, nhưng vẫn tồn tại những rào cản kỹ thuật đáng kể để robot gia dụng đạt được khả năng xử lý đồ vật ở cấp độ con người.
Robot gặp khó khăn ở hai khía cạnh điều khiển vật thể: điều khiển và cảm nhận. Nhiều người điều khiển robot chọn và đặt như trên dây chuyền lắp ráp được trang bị một bộ gắp đơn giản hoặc các công cụ chuyên dụng chỉ dành riêng cho một số công việc như cầm nắm và mang một bộ phận cụ thể. Họ thường gặp khó khăn trong việc điều khiển các vật thể có hình dạng bất thường hoặc vật liệu đàn hồi, đặc biệt là vì chúng không hiệu quả lực hoặc xúc giác, phản hồi con người được thiên nhiên ban tặng. Việc chế tạo một bàn tay robot đa năng với các ngón tay linh hoạt vẫn là một thách thức về mặt kỹ thuật và tốn kém.
Cũng cần nhắc lại rằng những người điều khiển robot truyền thống yêu cầu một nền tảng ổn định để hoạt động chính xác, nhưng độ chính xác giảm đáng kể khi sử dụng chúng với các nền tảng di chuyển xung quanh, đặc biệt là trên nhiều bề mặt. Phối hợp vận động và thao tác trong rô bốt di động là một vấn đề mở trong cộng đồng rô bốt cần được giải quyết trước khi rô bốt gia dụng có khả năng rộng rãi có thể đưa nó ra thị trường.
Một nhà bếp robot tinh vi đã có trên thị trường (bên dưới), nhưng nó hoạt động trong một môi trường có cấu trúc cao, có nghĩa là tất cả các đồ vật mà nó tương tác với — dụng cụ nấu ăn, hộp đựng thực phẩm, thiết bị — đều ở nơi nó mong đợi và không có quấy rầy con người để cản đường.
Họ thích cấu trúc
Trong một dây chuyền lắp ráp hoặc một nhà kho, môi trường và trình tự các nhiệm vụ được tổ chức chặt chẽ. Điều này cho phép các kỹ sư lập trình trước chuyển động của robot hoặc sử dụng các phương pháp đơn giản như mã QR để xác định vị trí đối tượng hoặc vị trí mục tiêu. Tuy nhiên, các vật dụng trong nhà thường vô tổ chức và được đặt một cách ngẫu nhiên.
Robot gia đình phải đối phó với nhiều bất ổn trong không gian làm việc của chúng. Trước tiên, robot phải xác định vị trí và xác định mục tiêu trong số nhiều mục tiêu khác. Thông thường, nó cũng yêu cầu phải dọn dẹp hoặc tránh các chướng ngại vật khác trong không gian làm việc để có thể tiếp cận mục và thực hiện các nhiệm vụ được giao. Điều này đòi hỏi robot phải có một hệ thống nhận thức tuyệt vời, kỹ năng điều hướng hiệu quả và khả năng thao tác mạnh mẽ và chính xác.
Ví dụ, người sử dụng robot hút bụi biết rằng họ phải loại bỏ tất cả đồ đạc nhỏ và các chướng ngại vật khác như dây cáp khỏi sàn nhà, vì ngay cả robot hút bụi tốt nhất cũng không thể tự dọn chúng. Thách thức hơn nữa, robot phải hoạt động trong điều kiện có chướng ngại vật di chuyển khi người và vật nuôi đi bộ trong phạm vi gần.
Giữ cho nó đơn giản
Mặc dù chúng có vẻ đơn giản đối với con người, nhưng nhiều công việc gia đình lại quá phức tạp đối với robot. Robot công nghiệp rất phù hợp cho các hoạt động lặp đi lặp lại trong đó chuyển động của robot có thể được lập trình trước. Nhưng các nhiệm vụ gia đình thường là duy nhất cho tình huống và có thể đầy bất ngờ đòi hỏi robot phải liên tục đưa ra quyết định và thay đổi lộ trình của nó để thực hiện nhiệm vụ.
Hãy nghĩ về việc nấu nướng hoặc dọn dẹp các món ăn. Trong vài phút nấu nướng, bạn có thể nắm được chảo xào, thìa, núm bếp, tay nắm cửa tủ lạnh, một quả trứng và một chai dầu ăn. Để rửa chảo, bạn thường cầm và di chuyển chảo bằng một tay trong khi cọ rửa bằng tay kia, và đảm bảo rằng tất cả cặn thức ăn đã nấu chín được loại bỏ và sau đó rửa sạch tất cả xà phòng.
Đã có sự phát triển đáng kể trong những năm gần đây khi sử dụng máy học để huấn luyện robot đưa ra các quyết định thông minh khi chọn và đặt các đối tượng khác nhau, nghĩa là cầm nắm và di chuyển các đối tượng từ vị trí này sang vị trí khác. Tuy nhiên, để có thể đào tạo robot thành thạo tất cả các loại công cụ nhà bếp và thiết bị gia dụng khác nhau sẽ là một mức độ khó khăn khác ngay cả đối với các thuật toán học tốt nhất.
Chưa kể nhà người ta thường có cầu thang, lối đi hẹp, kệ cao. Những không gian khó tiếp cận đó hạn chế việc sử dụng các robot di động ngày nay, vốn có xu hướng sử dụng bánh xe hoặc bốn chân. Robot hình người, sẽ phù hợp hơn với môi trường mà con người xây dựng và tổ chức cho chính mình, vẫn chưa được sử dụng một cách đáng tin cậy bên ngoài môi trường phòng thí nghiệm.
Một giải pháp cho sự phức tạp của nhiệm vụ là chế tạo các rô bốt có mục đích đặc biệt, chẳng hạn như rô bốt hút bụi hoặc rô bốt nhà bếp. Nhiều loại thiết bị khác nhau như vậy có thể sẽ được phát triển trong tương lai gần. Tuy nhiên, tôi tin rằng robot gia đình đa năng vẫn một chặng đường dài.
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Ảnh: Dyson
