Un robot que pela plàtans: una tasca aparentment senzilla que requereix molta destresa

Per a les mans metàl·liques i poc fines d'un robot pelar un plàtan sense esmicolar-lo no és fàcil. Però investigadors japonesos han aconseguit que una màquina faci aquesta feina aparentment senzilla, però que requereix una precisió visual i manual que pocs robots tenen.

Ho han aconseguit Heecheol Kim, Yoshiyuki Ohmura i Yasuo Kuniyoshi, del Laboratori de Sistemes Intel·ligents i Informàtica de la Universitat de Tòquio. L'article no ha estat revisat per a la seva publicació en una revista especialitzada però es pot llegir a la web de prepublicacions de la Universitat de Cornell.

El treball es troba descrit en aquest vídeo elaborat per la universitat:

Per aconseguir-ho, primer els investigadors van haver de conduir el robot ells mateixos. Una persona el va comandar per pelar plàtans i així es van aconseguir 811 minuts (unes 13 hores i mitja) de dades perquè el robot s'entrenés tot sol.

En les proves finals el robot va poder pelar amb èxit un plàtan el 57% de les vegades. I, per fer-ho, trigava menys de tres minuts.

Amb aquestes dades, és improbable que gaires persones es decidissin a comprar un robot per fer aquesta feina, però l'objectiu dels investigadors no era aquest, sinó assajar el sistema d'aprenentatge i demostrar que un robot és capaç, amb aquest entrenament, de fes tasques molt delicades i precises, que es poden aplicar en molts altres àmbits.

Pelar un plàtan en nou passos

La tasca de pelar la fruita es va dividir en nou passos i cada etapa, segons expliquen els investigadors, requereix una forma de manipulació que n'asseguri l'èxit i permeti anar al pas següent.

Les nou etapes passaven per agafar el plàtan d'una taula, aguantar-lo amb una mà i fer servir l'altra per treure-li tota la pell. I això que sembla fàcil fa necessari que els moviments siguin prou suaus per no aixafar o trencar la fruita.

I també obliga que el sistema de visió del robot treballi amb prou eficàcia perquè detecti amb rapidesa canvis en la posició del plàtan o possibles deformacions.

A més, no tots els plàtans són iguals, ni en mida ni en forma ni en color, i això afegeix més dificultats, com expliquen els autors en el seu article:

"Com que el plàtan és deformable, tou i es pot trencar fàcilment, el robot ha d'estirar la pell tot mantenint el cos. Això requereix grans capacitats de manipulació hàbil que considerin les interaccions físiques amb l'objecte, cosa difícil per a robots que es basen només en normes."

Per això han utilitzat l'aprenentatge per imitació profunda, que es basa en les demostracions que un humà va fent perquè la xarxa neuronal del robot aprengui a fer la manipulació. Aquest mètode, segons els investigadors, és molt prometedor, "perquè pot transferir el coneixement humà implícit de manipulació destra a un sistema robòtic sense unes regles predefinides de manipulació dels objectes".

L'objectiu dels investigadors no acaba en el plàtan, ni tan sols en fruites que presentin més variabilitat o dificultats. El que volen intentar demostrar és que el mètode funciona per a tasques més generals que requereixen força habilitat i que el robot dugui a terme sense supervisió.

Per això, la visió del robot és essencial per treballar amb unes condicions canviants i els autors conclouen que la segmentació de tasques fetes per humans i el sistema visual del robot per a aprenentatge profund per imitació "és un tema prometedor per a futures recerques".

Un repte obert

Carme Torras, professora d'investigació de l'Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (CSIC-UPC), ha comentat al 324.cat el valor d'aquesta recerca:

"El robots industrials manipulen en general objectes rígids. Amb tres coordenades de posició i tres d'orientació, l'estat de l'objecte queda fixat. Els objectes deformables tenen infinites possibilitats de deformació i el seu espai d'estats pot tenir infinites dimensions".

A més, ha afegit, la dinàmica del moviment del robot els canvia la forma, cosa que no passa amb els objectes rígids: "per aquestes dues raons la manipulació de deformables és tan difícil i un repte obert".

La manipulació d'objectes deformables, afegeix Torras, és avui un del reptes més importants de la recerca en robòtica. Entren en aquest àmbit la manipulació de verdura i fruita, d'òrgans en robòtica mèdica, de cables i cordes i de roba i del cos humà en robòtica assistencial, que és el seu àmbit principal de treball. Un dels exemples és el Projecte CLOTHILDE amb robots dissenyats per plegar la roba.