Sonicsense tăng cường robot với cảm biến giống con người thông qua các rung động âm thanh

Sonicsense của Đại học Duke: Một người thay đổi trò chơi trong cảm biến robot

Sự đổi mới mới nhất của Đại học Duke, Sonicsense, được thiết lập để cách mạng hóa cách các robot nhận thức và tương tác với môi trường xung quanh. Bằng cách tránh xa các hệ thống dựa trên tầm nhìn truyền thống, Sonicsense sử dụng các rung động âm thanh để mang đến cho robot một cách mới để 'cảm nhận' thế giới xung quanh, giống như cách con người sử dụng sự kết hợp của các giác quan để điều hướng và hiểu môi trường của chúng.

Những thách thức trong nhận thức robot

Robot từ lâu đã phải đối mặt với những thách thức trong việc nhận thức chính xác và tương tác với các đối tượng. Trong khi con người dễ dàng tích hợp nhiều giác quan, robot chủ yếu phụ thuộc vào dữ liệu trực quan. Hạn chế này thường cản trở khả năng xử lý các kịch bản phức tạp của họ trong đó các tín hiệu thị giác không đủ.

Sonicsense: một bước tiến

Sonicsense giải quyết những hạn chế này bằng cách đưa cảm biến âm thanh vào hỗn hợp. Công nghệ này cho phép robot thu thập thông tin chi tiết về các đối tượng thông qua các tương tác vật lý, bắt chước việc sử dụng cảm ứng và âm thanh của con người. Đó là một bước quan trọng để làm cho robot linh hoạt hơn và có khả năng hiểu môi trường của họ.

Phá vỡ công nghệ Sonicsense

Cốt lõi của Sonicsense nằm trong một bàn tay robot với bốn ngón tay, mỗi ngón tay được trang bị một micrô tiếp xúc ở đầu ngón tay. Các cảm biến này nắm bắt các rung động được tạo ra khi robot tương tác với các vật thể thông qua các hành động như khai thác, nắm hoặc lắc. Điều làm cho Sonicsense nổi bật là khả năng lọc tiếng ồn xung quanh, đảm bảo dữ liệu được thu thập là sạch nhất có thể.

Jiaxun Liu, tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ, chúng tôi muốn tạo ra một giải pháp có thể hoạt động với nhiều đối tượng hàng ngày, tăng cường khả năng 'cảm nhận' của robot và hiểu thế giới xung quanh.

Một trong những khía cạnh hấp dẫn nhất của Sonicsense là khả năng tiếp cận của nó. Hệ thống được xây dựng từ các thành phần ngoài luồng, bao gồm các micrô tiếp xúc thường được sử dụng bởi các nhạc sĩ và các bộ phận in 3D. Với tổng chi phí chỉ hơn 200 đô la, Sonicsense không chỉ sáng tạo mà còn phải chăng, mở đường cho việc áp dụng rộng hơn và phát triển hơn nữa.

Sonicsense: Nhận thức đối tượng từ rung động trong tay

Tiến bộ vượt quá nhận dạng thị giác

Các hệ thống dựa trên tầm nhìn truyền thống đấu tranh với các đối tượng nhất định, chẳng hạn như các hệ thống trong suốt, phản xạ hoặc có hình học phức tạp. Giáo sư Boyuan Chen giải thích, trong khi tầm nhìn rất quan trọng, âm thanh có thể cung cấp thêm các lớp thông tin có thể vô hình cho mắt.

Sonicsense vượt qua những thách thức này với cách tiếp cận đa ngón tay của nó và các thuật toán AI nâng cao. Nó có thể xác định các đối tượng được làm bằng các vật liệu khác nhau, hiểu các hình dạng phức tạp và thậm chí tìm ra những gì bên trong các container-các nhiệm vụ khó khăn cho các hệ thống chỉ có tầm nhìn.

Bằng cách thu thập dữ liệu từ cả bốn ngón tay cùng một lúc, Sonicsense có thể tạo ra các bản dựng lại 3D chi tiết và xác định chính xác thành phần vật liệu. Có thể mất tới 20 tương tác cho các đối tượng mới, nhưng đối với các đối tượng quen thuộc, chỉ có bốn tương tác có thể đủ để nhận dạng chính xác.

Các ứng dụng và thử nghiệm trong thế giới thực

Sonicsense không chỉ là một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm; Nó có tiềm năng trong thế giới thực. Nó đã được thử nghiệm trong các kịch bản trong đó các hệ thống robot truyền thống đấu tranh, như đếm xúc xắc trong một thùng chứa, đo mức chất lỏng trong chai và xây dựng lại các hình dạng 3D thông qua thăm dò bề mặt.

Những khả năng này rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp như sản xuất và kiểm soát chất lượng, trong đó thao tác đối tượng chính xác là chìa khóa. Không giống như các nỗ lực cảm biến âm thanh trước đó, cách tiếp cận đa ngón tay và lọc nhiễu của Sonicsense làm cho nó lý tưởng cho các cài đặt công nghiệp động, nơi cần có nhiều đầu vào cảm giác.

Nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc để mở rộng khả năng của Sonicsense để xử lý nhiều đối tượng cùng một lúc. Giáo sư Chen rất lạc quan, nói rằng, Đây chỉ là khởi đầu. Chúng ta thấy Sonicsense được tích hợp vào bàn tay robot tiên tiến hơn, cho phép robot thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi cảm giác cảm giác tinh tế.

Họ cũng đang phát triển các thuật toán theo dõi đối tượng để giúp robot điều hướng và tương tác trong môi trường động, lộn xộn. Kế hoạch thêm cảm biến áp lực và nhiệt độ sẽ tăng cường hơn nữa khả năng thao tác giống con người của hệ thống.

Điểm mấu chốt

Sonicsense đánh dấu một sự tiến bộ đáng kể trong nhận thức robot, cho thấy cách cảm biến âm thanh có thể tăng cường các hệ thống thị giác để tạo ra các robot linh hoạt và thích nghi hơn. Khi công nghệ này phát triển, khả năng chi trả và các ứng dụng trên phạm vi rộng của nó cho thấy một tương lai nơi robot có thể tương tác với môi trường của chúng với một sự tinh tế đối với khả năng của con người.