Équivalent d'alunissage pour les robots : Assemblage d'une chaise IKEA

Les humains ont longtemps craint que les robots ne prennent le contrôle du monde. La vérité, cependant, est plus prosaïque. Il est certain que les robots ont révolutionné certaines tâches comme la construction automobile par exemple.

Mais dans de nombreuses tâches du monde réel, les robots viennent juste après les humains. Il leur est impossible de travailler dans l'environnement désordonné et encombré auquel les humains s'adaptent facilement. Ils ont de la difficulté à localiser et à ramasser de petits objets et ils n'ont pas le contrôle précis pour assembler les composants.

Tous ces problèmes sont illustrés en une seule tâche : l'assemblage d'une chaise IKEA. Il s'agit d'une activité que de nombreux humains auront effectuée avec plus ou moins de succès, mais que les robots ne peuvent tout simplement pas accomplir. Au moins pas encore.

Aujourd'hui, Francisco Suarez-Ruiz et Quang-Cuong Pham, de l'Université technologique de Nanyang à Singapour, se sont fixé pour objectif d'assembler une chaise IKEA à l'aide d'un robot. Et aujourd'hui, ils révèlent les progrès qu'ils ont réalisés. Leur robot n'est pas tout à fait capable d'accomplir toute la tâche, mais il a fait des pas significatifs dans cette direction.

Le robot en question se compose de deux bras capables de se déplacer sur six axes, chacun équipé de pinces parallèles pour ramasser des objets. Ces pinces ne peuvent pas manipuler les objets en main une fois qu'ils sont ramassés. Cependant, ils sont courants dans l'industrie, de sorte que toutes les leçons apprises par Suarez-Ruiz et Pham seront largement applicables.

Les pinces sont également équipées de capteurs de force pour déterminer la force avec laquelle elles saisissent et la puissance avec laquelle elles poussent les objets en contact les uns avec les autres. Le robot dispose également d'un système de vision composé de six caméras pouvant suivre jusqu'à cinq objets avec une précision de positionnement d'environ trois millimètres.

C'est un kit impressionnant, mais il se heurte à un adversaire redoutable sous la forme d'une chaise IKEA.

Suarez-Ruiz et Pham ont décomposé le travail d'assemblage en diverses sous-tâches. L'un d'eux est l'insertion d'un petit cylindre en bois, une cheville, dans un trou dans un autre bâton de bois.

Cette activité elle-même est composée de trois tâches. Tout d'abord, un bras doit localiser et ramasser la cheville. Deuxièmement, l'autre bras doit localiser et ramasser le bâton en bois. Enfin, le robot doit localiser le trou et y insérer la cheville.

Ce robot se heurte immédiatement à un certain nombre de problèmes. La première est que la cheville ne mesure que quelques millimètres et est si proche de la limite de précision de positionnement du système de vision.

Suarez-Ruiz et Pham résolvent ce problème avec un protocole dans lequel le robot place les pinces parallèles près de la cheville, tout en sentant qu'elle est en contact avec la table. Il referme ensuite lentement sa prise pour saisir la cheville.

Le bâton est plus facile à saisir. Mais le trou à l'intérieur est difficile à localiser car il se trouve également à la limite de ce que la vision que le système peut détecter.

Suarez-Ruiz et Pham ont un autre protocole pour résoudre ce problème. Le robot place la cheville sur le bâton près du trou et exécute une séquence préprogrammée de mouvements pour tracer la forme de la surface et de ses bords à l'aide de ses capteurs de force. Il explore ensuite la surface près du trou en poussant doucement la cheville contre la surface jusqu'à ce qu'elle pénètre dans le trou.

Et c'est tout : la première insertion robotique réussie d'une cheville en bois dans un trou dans quelque chose comme des conditions réelles. Suarez-Ruiz et Pham ont posté une vidéo de leur robot en action ici .

C'est une étape importante vers la tâche trompeusement difficile d'assembler une chaise IKEA. Et le duo est bien décidé à aller plus loin. Ce travail se poursuivra jusqu'à l'achèvement de toutes les tâches nécessaires à l'assemblage d'une chaise IKEA, disent-ils.

Bien sûr, les conditions ne sont pas tout à fait celles auxquelles la plupart des humains doivent faire face. Les pièces sont bien visibles sur une table blanche sous de bons éclairages, plutôt que jonchées au sol dans un grenier mal éclairé entouré d'emballages en carton. Il n'y a pas non plus d'autres distractions telles que des pièces manquantes, des assistants qui savent tout ou des enfants qui crient en arrière-plan.

Mais peut-être que le plus gros problème est que ce système ne peut pas interagir avec les humains, qui doivent être entièrement tenus à l'écart de peur que le robot ne les blesse. C'est un problème que d'autres groupes commencent à traiter.

Peut-être qu'ensemble, ces groupes trouveront une machine capable d'accomplir avec succès des tâches nécessitant un contrôle moteur fin, dans un large éventail de conditions du monde réel, sans blesser les humains qui les entourent. À bien des égards, cet objectif est l'équivalent des alunissages pour la robotique - c'est une tâche extrêmement difficile, mais facilement imaginable, qui pourrait avoir un impact énorme sur l'humanité.

Car lorsque cela se produira, les robots seront vraiment devenus des appareils électroménagers utiles qui pourraient bien prendre en charge certains aspects de notre monde.

Réf : arxiv.org/abs/1509.04806 : Un cadre pour l'assemblage robotique fin

cacher