SonicBoom: Νέα τεχνολογία δίνει αίσθηση αφής στα ρομπότ μέσω της ακοής

Η ρομποτική κάνει ένα ακόμη εντυπωσιακό άλμα προς το μέλλον, αυτή τη φορά με αφετηρία τα χωράφια και τους αγρούς. Το νέο σύστημα SonicBoom, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Carnegie Mellon University, αλλάζει τα δεδομένα στον τομέα της ρομποτικής αφής, βασιζόμενο όχι στην όραση —όπως συμβαίνει σχεδόν πάντα— αλλά στην ακοή. Ή πιο σωστά, σε μια πρωτοποριακή μορφή απτικής αντίληψης μέσω ήχου.

Για δεκαετίες, η όραση αποτελούσε το κυρίαρχο αισθητήριο εργαλείο για ρομπότ κάθε τύπου. Από τα εργοστάσια μέχρι τα αυτοκινούμενα οχήματα, η κάμερα ήταν η «βασίλισσα». Όμως αυτή η μονοδιάστατη εξάρτηση αποδεικνύεται περιοριστική, ιδίως σε πιο σύνθετα και φυσικά περιβάλλοντα όπως η γεωργία, όπου η πλοήγηση μέσα σε πυκνή βλάστηση απαιτεί περισσότερα από ένα καλό «μάτι». Κλαδιά, φύλλα και ακανόνιστες επιφάνειες μπλοκάρουν εύκολα την κάμερα, ενώ οι παραδοσιακοί απτικοί αισθητήρες είναι ευαίσθητοι, δαπανηροί και ευάλωτοι σε φθορές.

Αυτήν ακριβώς την πρόκληση έρχεται να αντιμετωπίσει το SonicBoom. Η βασική ιδέα είναι απλή αλλά και ευφυής: όταν το ρομποτικό χέρι έρθει σε επαφή με κάποιο εμπόδιο —όπως ένα κλαδί— το σημείο επαφής δημιουργεί ηχητικά κύματα, τα οποία διαδίδονται μέσα στη δομή του χεριού. Στο εσωτερικό έχουν τοποθετηθεί μικροσκοπικά μικρόφωνα επαφής, τα οποία καταγράφουν αυτούς τους ήχους με εξαιρετική ευαισθησία.

Μετρώντας με ακρίβεια τον χρόνο άφιξης του ήχου σε κάθε μικρόφωνο, το σύστημα είναι σε θέση να εντοπίσει το σημείο επαφής με ακρίβεια χιλιοστού. Δεν πρόκειται απλώς για μία καινοτόμο ιδέα, αλλά για μια πρακτική λύση που λειτουργεί. Οι ερευνητές εκπαιδεύσαν το SonicBoom μέσω τεχνητής νοημοσύνης, χρησιμοποιώντας πάνω από 18.000 διαφορετικές ηχητικές επαφές, με ένα ξύλινο ραβδί να χτυπά το ρομποτικό χέρι σε ποικίλα σημεία. Κάθε ήχος αντιστοιχήθηκε με το σημείο επαφής, δημιουργώντας έτσι έναν ακριβή ακουστικό «χάρτη» αφής.

Το αποτέλεσμα είναι εντυπωσιακό: το SonicBoom μπορεί να εντοπίσει την επαφή με απόκλιση μόλις 0,43 εκατοστά για υλικά στα οποία έχει εκπαιδευτεί. Ακόμα και σε άγνωστα υλικά, όπως πλαστικό ή αλουμίνιο, το σφάλμα δεν ξεπερνά τα 2,22 εκατοστά. Αυτή η αξιοσημείωτη ακρίβεια το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές σε περιβάλλοντα όπου η όραση είτε δεν επαρκεί, είτε είναι ασταθής ή μη προσβάσιμη.

Το SonicBoom έχει ήδη αποδείξει τις δυνατότητές του σε πειραματικό περιβάλλον, χαρτογραφώντας περίπλοκες κατασκευές που προσομοιώνουν διακλαδώσεις φυτών. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι ο ηχητικός αυτός προσανατολισμός είναι επαρκής ώστε να καθοδηγήσει ένα ρομπότ με αξιοπιστία, ακόμη και σε συνθήκες περιορισμένης ορατότητας. Η επόμενη φάση του εγχειρήματος είναι να προσδώσουν στο σύστημα όχι μόνο τη δυνατότητα να καταλαβαίνει πού έγινε η επαφή, αλλά και με τι: αν πρόκειται για ένα εύθραυστο φύλλο, ένα ελαστικό κλαδί ή ένα συμπαγές δέντρο.

Επιπλέον, η ακουστική προσέγγιση είναι σημαντικά πιο ανθεκτική και οικονομική σε σχέση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες. Οι αισθητήρες δεν εκτίθενται σε φθορές, καθώς είναι εσωτερικά ενσωματωμένοι, ενώ το κόστος υλοποίησης παραμένει χαμηλό: λίγα μικρόφωνα αρκούν για τη λειτουργία του συστήματος. Σε έναν χώρο όπως η γεωργία, όπου η αντοχή και το κόστος παίζουν καθοριστικό ρόλο, τέτοιου είδους χαρακτηριστικά καθιστούν το SonicBoom μια ιδιαίτερα υποσχόμενη λύση.

Η εφαρμογή της τεχνολογίας δεν περιορίζεται βέβαια μόνο στην αγροτική παραγωγή. Οι δυνατότητες της ακουστικής αφής ανοίγουν νέους δρόμους και για άλλους κλάδους της ρομποτικής, όπως η εξερεύνηση σε συνθήκες περιορισμένου φωτισμού, η διάσωση σε ερείπια ή ακόμη και η φροντίδα ηλικιωμένων, όπου η απτική ακρίβεια μπορεί να είναι καθοριστική.

[via]