Зачем в Мичигане учат роботов различать цвета руками

В Университете штата Мичиган (MSU) сосредоточились на обучении роботов использованию цветов. Это необходимо для восприятия, распознавания и «понимания» того, как манипулировать объектами.


Специалисты создают оптическую систему, которая поможет прилагать нужную силу, позволяя роботам различать мягкие и хрупкие предметы.

Для понимания замысла важен термин «фотоупругость». Фотоупругий (пьезооптический) эффект — это изменение показателя преломления света в твёрдых телах под действием механических напряжений. Проще говоря, стиснув предмет из специального прозрачного материала, по светопреломлению в нём можно определить силу воздействия. А если захват робототехнической руки покрыть таким материалом, то можно на основе фотоупругости «ощущать» прилагаемое к объектам усилие.

Использование эффекта основано на свойстве двулучепреломления, которое присуще некоторым прозрачным материалам. Двойное лучепреломление — это явление, при котором луч света, проходящий через материал, проявляет два показателя преломления.

Очень важно для создания новой робототехнической линейки устройств, что при напряжении в таких материалах возникают так называемые изохроматические узоры. Они-то и связаны с цветом и необходимостью придать роботам цветовое восприятие. На самом деле явление это видели многие из нас, так что можно не идти дальше тропой научных определений, а просто привести изображение.



Перед нами — узоры напряжения в пластиковом транспортире, очевидные при перекрёстной поляризации света.

Доцент кафедры машиностроения MSU, инженер-механик Шаотин Линь рассказал, что они с коллегами работают над объединением фотоупругого геля в оптическую систему, которая будет распознавать усилие. С помощью компьютерного зрения система послужит как составляющая гелевых роботов.


— Линь.

В проекте учёные используют устойчивые к усталости материалы, то есть достаточно долговечные фотоупругие гели. За измерения отвечает механическая фотометрическая система, которая оценивает силу. А также потребовалось разработать алгоритмы машинного обучения.

Различные коллективы специалистов уже много лет конструируют роботов с мягкими руками и системами компьютерного зрения. Если довести такие технологии до определённого совершенства, это снизит затраты на ручной труд (то есть на наём живой силы) и повысит эффективность применения в различных целях, начиная от уборки яблок и заканчивая использованием роботов-хирургов.

Ученый считает, что обучение роботов восприятию цветов продвинет их использование во всём — от сбора нежных ягод до улучшения навыков механических домашних помощников, и так далее.

Долгосрочная цель разработки — сократить фундаментальный разрыв между тактильным восприятием роботов и осязанием человека. Успех стал бы ещё одним шагом в создании роботов следующего поколения.