製造用ロボット

ME の研究者は、ロボット工学と AI が製造作業員の安全性の向上やプロセスの標準化などにどのように役立つかを研究しています。

著者: Lyra Fontaine 写真: Dennis Wise / University of Washington トップ画像: ME 研究者は、2D ステレオ カメラと圧力センサーを備えた平行グリッパー (上図) を備えたロボットを使用しています。 彼らは、物体がグラスパーから滑り落ちたときを検出できるアルゴリズムを開発しました。

ME 研究者は業界パートナーと協力して、製造作業員の安全性を向上させ、検査を自動化し、周囲の物体と対話するロボットの能力を強化する方法を模索しています。

ウィスコンシン大学メカトロニクス・オートメーション・制御システム研究所 (MACS Lab) では、研究者は機械とオートメーションプロセスが人々の生活にどのようなプラスの影響を与えるかを研究しています。 この研究室は、機械工学のブライアン T. マクミン寄附研究教授である Xu Chen によって率いられています。

「人工知能は重要な新たな機会を生み出しています」とチェン氏は言います。 「ロボットが物体をインテリジェントに操作できるようになれば、作業員が製造作業を完了するのを支援できる可能性があります。 この分野の課題を解決できることに本当に興奮しています。」

ボーイング先端研究センターでは、ME 助教授 Krithika Manohar が、時間の経過とともに状況が変化する予測不可能な状況である複雑な動的システムを予測および制御するアルゴリズムを開発しています。 彼女の仕事には、航空機製造における意思決定のためのセンサーの最適化が含まれます。

「エンジニアリング プロセスは厳しく規制されているため、この分野では AI と機械学習が非常に強力です」と彼女は言います。 「飛行テストは非常に正確でなければなりません。 飛行機の翼が適切に動作するには、厳密な測定範囲内に収まっている必要があります。 AI モデルをこれらの非常によく制御されたプロセスに適用すると、パターンをより簡単に学習できます。 これらの部品の欠陥に影響を与える変数を見つけることができます。」

マノハールさんは、航空機のシム ギャップの予測など、自分の仕事が実際の製造プロセスにどのように適用されるかを楽しんでいます。

「それが適用され、実際のエンジニアリング上の決定にどのように影響するかがわかります」と彼女は言います。 「実際の翼で見ることができます。」

ロボットに物体を掴んだり、物体が滑ったことを検出したりする方法をどのように教えますか? MACS Lab の新しいプロジェクトでは、人間の作業員と一緒に作業を行う産業用ロボットに視覚的フィードバックと触覚フィードバックを組み合わせています。 これまでの研究では、物体を把握するための視覚フィードバック アルゴリズムのみ、または触覚フィードバック アルゴリズムのみが提案されてきました。 UW + Amazon Science Hub の資金提供を受けたこのプロジェクトは、人間が視覚と触覚の両方を使って物体をつかむ方法を模倣しています。

研究者 – ME Ph.D. を含む学生のXiaohai Huと修士課程のApra VenkateshとGuiliang Zhengは、実験で2Dステレオカメラと圧力センサーを備えた平行グリッパーを備えたロボットを使用しています。 彼らは、99% 以上の確率で物体がロボット把握装置から滑り落ちることを検出するアルゴリズムを開発しました。

チームは、スポンジ、箱、テニスボール、ドライバーなど、一般的な 10 個の物体を使ってアプローチをテストしました。 彼らはまた、物が積まれた棚から本を掴む実演も行いました。

「このプロセスは直感的に見えますが、実際には非常に動的であり、ロボットによる把握は困難です」とチェン氏は言います。 「ロボットによる把握は、知覚の問題への挑戦、正確なインタラクションの計画と実行、高度な推論の活用を伴う複雑なタスクです。 私たちのデモでは、プロセス中に摩擦も変化します。」

ロボット把握器から物体が滑り落ちることを検出して防止することは、倉庫や製造施設などの環境で作業員と一緒に作業するロボットにとって有用な機能となる可能性があります。 たとえば、滑り検出機能を備えたグラスパーは、機械部品や自動車部品などの重い物体を保持して移動したり、壊れやすい物体を傷つけずに持ち上げたり、荷物などの物品を分類したり、農産物などの濡れた物品や滑りやすい物品を扱ったりすることができます。

掴むことについての理解が深まり、物体の滑りを検知できるようになったので、チームはグリッパーの力を増やし、物体を掴む位置を変更して物体の落下を防止したいと考えています。