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Un coup de main robotique
Un nouveau robot de Georgia Tech comprend les commandes données à l'aide d'un outil simple : un pointeur laser standard. Dans une vidéo de démonstration, une personne allongée sur une chaise allume un laser vert et l'entraîne sur un téléphone sans fil sur le sol à quelques mètres de là. Un robot mince de cinq pieds sept pouces appelé Elevated Engagement, ou El-E en abrégé, se fixe sur le téléphone, se déplace, le saisit et le ramène à l'utilisateur dans une version robotique de l'extraction.
Prêt à récupérer : Le nouveau robot d'assistance à domicile de Georgia Tech se tient à peu près à hauteur d'homme, avec deux yeux de caméra qui peuvent se diriger sur place projetés par un pointeur laser. Son bras équipé d'un capteur d'environ 60 cm de long peut s'étendre jusqu'au sol ou jusqu'aux tables pour ramasser des objets légers.
Alors que les robots compagnons font leur chemin dans nos maisons depuis un certain temps, des animaux de compagnie numériques Furbys et Tamagotchi au bébé phoque thérapeutique Paro, El-E est un pas de plus vers un robot automatisé qui peut, par exemple, nettoyer une maison entière ou faire la vaisselle. Cependant, de nombreux obstacles subsistent, dans des domaines tels que la navigation, la préhension et la communication.
El-E, construit par le Healthcare Robotics Lab de Georgia Tech, est le premier robot à être guidé par pointage laser, une méthode plus précise que le geste ou la parole humains, que les chercheurs en robotique ont essayé dans le passé. Selon le chercheur principal du projet, Charles Kemp , l'approche a été partiellement inspirée par des tétraplégiques qui communiquent avec des singes assistants via des lasers. C'est une interface pointer-cliquer, dit Kemp. Les utilisateurs pointent le laser vers ce qu'ils veulent, puis vers où ils veulent qu'il aille : vers eux-mêmes, vers une autre personne ou sur une autre surface.
De plus, El-E est également le premier robot à récupérer de manière autonome des objets sur des surfaces de différentes hauteurs dans un environnement non cartographié. Alors que les robots ont déjà atteint des objets sur des tables et des étagères, ils ont toujours eu besoin de connaître la disposition d'un environnement statique. El-E, en revanche, peut travailler dans une nouvelle pièce sans carte et interagir avec des tables nouvelles ou déplacées en utilisant son propre laser intégré pour détecter les surfaces.
Multimédia
Découvrez le nouveau robot assistant El-E de Georgia Tech en action.
Le laboratoire de Kemp développe le robot en collaboration avec Julie Jacko, directrice de l'Institute for Health Informatics et professeur à l'Université du Minnesota, et Jonathan Glass, qui dirige un centre à Emory qui étudie la sclérose latérale amyotrophique, ou SLA (maladie de Lou Gehrig ). L'équipe a utilisé plusieurs composants standard pour construire la plupart du bot et a ajouté la nouvelle interface de pointeur laser à sa tête. La première partie de l'interface est une caméra couplée à un miroir hyperbolique qui la rend omnidirectionnelle pour qu'elle puisse voir n'importe quel objet éclairé par le pointeur. Le robot fait pivoter ses deux yeux (caméras haute résolution) jusqu'à ce qu'ils fassent face à la tache faite par le pointeur laser. Le robot triangule ensuite les informations des caméras pour estimer la position de l'objet dans l'espace tridimensionnel. Une fois qu'El-E a localisé un objet, il déclare son succès en prononçant le mot ding et en se tournant vers lui.
L'utilisation d'un pointeur laser sur El-E ouvre une toute nouvelle façon pour les gens d'interagir avec des robots, dit Andrew Ng , professeur d'informatique à l'Université de Stanford, qui a suivi de près les travaux de Kemp. Je pense que c'est une façon d'interagir avec les robots qui s'avérera utile sur de nombreuses autres applications.
Pour commencer le processus de ramassage d'un objet, El-E utilise son télémètre laser pour déterminer si l'objet est sur le sol ou sur une surface surélevée. S'il est au sol, El-E se déplace vers l'objet et abaisse son télémètre laser pour balayer le sol. Si l'objet est surélevé, El-E utilise le télémètre pour identifier le bord de la surface de la table ou du bureau où repose l'objet. Une fois amarré à la table, El-E scanne la surface et utilise une caméra sur sa main pour regarder vers le bas et segmenter visuellement l'objet, en supposant que la table a une texture visuelle uniforme. Jusqu'à présent, El-E peut correctement choisir un objet parmi d'autres, à condition qu'ils soient espacés. L'équipe n'a pas encore testé les objets qui sont regroupés ou qui se chevauchent.
Apprentissage rapide : El-E est capable de récupérer des objets qu'un humain indique avec un laser portable. Ici, El-E remet à son créateur Charles Kemp une serviette en tissu, un objet traditionnellement difficile à saisir pour les robots en raison de sa malléabilité. À l'aide de capteurs visuels et tactiles sur son bras et sa main, le robot peut saisir des objets qu'il n'a jamais rencontrés auparavant.
La pince à main descend et s'oriente de la meilleure façon pour saisir l'objet, tandis que des capteurs au bout des doigts empêchent la main d'écraser l'objet ou de le laisser glisser hors de sa prise. Si El-E ne peut pas saisir l'objet la première fois qu'il essaie, son système de rétroaction se déclenche pour réévaluer la position de l'objet avec le télémètre laser et essayer d'autres orientations avec la pince. Faire savoir au robot qu'il a échoué et essayer différentes stratégies améliore considérablement les performances, explique Kemp. Alors que les robots peuvent effectuer des tâches complexes dans des environnements strictement contrôlés comme une usine automobile, les situations et les objets imprévisibles sont, en ce moment, le fléau des robots. Dans le passé, les chercheurs ont demandé à des robots de mémoriser la forme des objets. Actuellement, de nombreux chercheurs apprennent aux robots à identifier de nouveaux objets de différentes manières. Le robot Stair de Ng, par exemple, s'appuie sur des techniques d'apprentissage automatique, à travers lesquelles on lui montre comment ramasser des types d'objets jusqu'à ce qu'il élabore finalement ses propres stratégies. (Voir Votre assistant personnel robotique.)
Jusqu'à présent, El-E peut ramasser des tasses, des bouteilles, des téléphones et des torchons (difficile pour les robots en raison de leur informe). Quand El-E a saisi un objet, il émet un ton oncle fantaisiste de Bob et suit le laser jusqu'à l'utilisateur ou vers une surface désignée. À l'aide d'un logiciel de détection de visage standard, El-E proclame la forme de vie détectée lorsqu'elle offre l'objet.
El-E est une démonstration très convaincante de ce qui est possible aujourd'hui, dit Josh Smith , chercheur principal à Intel Research Seattle, qui travaille sur la préhension robotique. Il ajoute qu'El-E n'est que le début. Les chercheurs doivent encore comprendre comment les robots peuvent saisir des objets de forme plus complexe ou plus lourds, ainsi que des objets dans des environnements encombrés ou stockés parmi de nombreux objets identiques (des fourchettes dans un tiroir, par exemple). Le développement continu de la récupération de robots est essentiel, dit Smith, car il s'agit d'un bloc de construction à partir duquel vous pouvez créer de nombreuses autres applications de robots personnels et potentiellement même des applications militaires.
Je pense qu'un jour dans le futur, les robots domestiques seront aussi courants dans nos maisons que les voitures le sont dans notre garage aujourd'hui, et aussi indispensables, dit Ng, qui est en train d'apprendre à son robot Stair à micro-ondes un burrito glacé. Bien que le matériel et les machines nécessaires à la fabrication d'assistants robotiques entièrement fonctionnels existent, le logiciel doit être amélioré avant que les gens n'aient des robots pour ranger leurs maisons, explique Ng.
En plus de faciliter la vie quotidienne des personnes, les robots assistants pourraient permettre aux personnes âgées et aux personnes handicapées motrices de vivre de manière plus autonome. Par exemple, El-E pourrait récupérer une bouteille d'ordonnance ou un téléphone tombé, ce qui pourrait être impossible pour une personne gravement handicapée. La prochaine étape pour El-E est de travailler avec des personnes atteintes de SLA, une maladie neurodégénérative dévastatrice qui altère gravement la mobilité. Il existe une énorme opportunité d'améliorer la qualité de vie des gens et d'avoir un impact sur les soins de santé, dit Kemp. Des études en cours avec le centre Emory ALS cet été testeront El-E avec des patients SLA pour voir s'il peut répondre avec succès à leurs besoins. Finalement, l'équipe espère avoir des interrupteurs d'éclairage El-E et des portes ouvertes.