До домашних роботов-слуг еще далеко — вот почему

В связи с недавними достижениями в области искусственного интеллекта и робототехники растет интерес к разработке и маркетингу домашних роботов-слуг, способных выполнять различные домашние дела.

Tesla строит робота-гуманоида, которого, по словам генерального директора Илона Маска, можно будет использовать для приготовления пищи и помощи пожилым людям.

Amazon недавно приобрела iRobot, известного производителя роботов-пылесосов, и вложила значительные средства в эту технологию в рамках программы Amazon Robotics для распространения робототехники на потребительский рынок.

В мае 2022 года компания Dyson, известная своими мощными пылесосами, объявила, что планирует построить крупнейший в Великобритании центр робототехники, посвященный разработке бытовых роботов, выполняющих повседневные домашние задачи в жилых помещениях.

Несмотря на растущий интерес, потенциальным клиентам, возможно, придется некоторое время подождать, пока эти роботы не появятся на рынке.

В то время как такие устройства, как интеллектуальные термостаты и системы безопасности, сегодня широко используются в домах, коммерческое использование бытовых роботов все еще находится в зачаточном состоянии.

Как исследователь в области робототехники, я не понаслышке знаю, что домашних роботов значительно сложнее построить, чем интеллектуальные цифровые устройства или промышленные роботы.

Работа с объектами

Одно из основных различий между цифровыми и роботизированными устройствами заключается в том, что домашние роботы должны манипулировать объектами посредством физического контакта для выполнения своих задач.

Они должны нести тарелки, двигать стулья, собирать грязное белье и складывать его в стиральную машину.

Эти операции требуют, чтобы робот мог обращаться с хрупкими, мягкими, а иногда и тяжелыми предметами неправильной формы.

Современные алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения хорошо работают в смоделированных средах.

Но контакт с объектами в реальном мире часто сбивает их с толку. Это происходит потому, что физический контакт часто трудно смоделировать и еще труднее контролировать.

Хотя человек может легко выполнять эти задачи, для домашних роботов существуют значительные технические препятствия, чтобы достичь способности обращаться с объектами на уровне человека.

Роботы испытывают трудности в двух аспектах манипулирования объектами: управлении и восприятии.

Многие роботы-манипуляторы с захватом и размещением, например, на сборочных линиях, оснащены простым захватом или специализированными инструментами, предназначенными только для определенных задач, таких как захват и перенос определенной детали.

Им часто трудно манипулировать объектами неправильной формы или эластичными материалами, особенно потому, что им не хватает эффективной силы или тактильной обратной связи, которой люди наделены от природы.

Создание универсальной руки робота с гибкими пальцами по-прежнему технически сложно и дорого.

Также стоит упомянуть, что традиционным роботам-манипуляторам для точной работы требуется устойчивая платформа, но точность значительно снижается при использовании их с платформами, которые перемещаются, особенно на различных поверхностях.

Координация передвижения и манипулирования в мобильном роботе — открытая проблема в сообществе робототехники, которую необходимо решить, прежде чем домашние роботы с широкими возможностями смогут выйти на рынок.

Им нравится структура

На сборочной линии или складе среда и последовательность задач строго организованы.

Это позволяет инженерам предварительно программировать движения робота или использовать простые методы, такие как QR-коды, для определения местоположения объектов или целевых местоположений. Однако предметы домашнего обихода часто неорганизованы и размещены хаотично.

Домашние роботы должны иметь дело со многими неопределенностями в своих рабочих местах. Робот должен сначала найти и идентифицировать целевой предмет среди многих других.

Довольно часто также требуется очистить или избежать других препятствий в рабочей области, чтобы иметь возможность добраться до предмета и выполнить заданные задачи.

Это требует от робота отличной системы восприятия, эффективных навыков навигации, а также мощных и точных манипулятивных способностей.

Например, пользователи роботов-пылесосов знают, что они должны убрать с пола всю мелкую мебель и другие препятствия, такие как кабели, потому что даже самый лучший робот-пылесос не может их убрать сам по себе.

Еще более сложной задачей является то, что роботу приходится действовать при наличии движущихся препятствий, когда люди и домашние животные проходят в непосредственной близости.

Все просто

Хотя для людей они кажутся простыми, многие бытовые задачи слишком сложны для роботов. Промышленные роботы отлично подходят для повторяющихся операций, в которых движение робота можно предварительно запрограммировать.

Но домашние задачи часто уникальны для конкретной ситуации и могут быть полны сюрпризов, требующих от робота постоянного принятия решений и изменения своего маршрута для выполнения задач.

Подумайте о готовке или мытье посуды. В течение нескольких минут приготовления вы можете схватить сотейник, лопатку, ручку плиты, ручку дверцы холодильника, яйцо и бутылку растительного масла.

Чтобы помыть сковороду, вы обычно держите и двигаете ее одной рукой, чистя другой, и убедитесь, что все остатки приготовленной пищи удалены, а затем смыто все мыло.

В последние годы наблюдается значительный прогресс в использовании машинного обучения для обучения роботов принимать разумные решения при выборе и размещении различных объектов, то есть захвате и перемещении объектов из одного места в другое.

Однако возможность научить роботов владеть всеми различными типами кухонных инструментов и бытовой техники была бы еще одним уровнем сложности даже для самых лучших алгоритмов обучения.

Не говоря уже о том, что в домах людей часто есть лестницы, узкие проходы и высокие полки. Эти труднодоступные места ограничивают использование современных мобильных роботов, которые, как правило, используют колеса или четыре ноги.

Роботы-гуманоиды, которые больше соответствовали бы среде, которую люди создают и организуют для себя, еще предстоит надежно использовать за пределами лабораторных условий.

Решением сложных задач является создание роботов специального назначения, таких как роботы-пылесосы или кухонные роботы.

Вероятно, в ближайшем будущем будет разработано множество различных типов таких устройств. Однако я считаю, что до домашних роботов общего назначения еще далеко.

Есть какие-нибудь мысли по этому поводу? Перенесите обсуждение в наш Twitter или Facebook.

Рекомендации редакции:

• Иск FTC подвергает серьезному риску конфиденциальность, и это вина вашего телефона
• Твиттер ставит под угрозу безопасность своих пользователей?
• Instagram и Facebook отслеживают вас на других сайтах — вот как
• Что такое беспроводные (OTA) автомобильные обновления?

Примечание редактора: эта статья была написана Айонгой Херейд, доцентом кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета штата Огайо, и переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.