Nouvel algorithme réduit la planification de préhension robotique à moins d'une seconde

Un nouvel accélère considérablement le processus de planification requis pour qu'un robot ajuste sa préhension sur un objet en poussant cet objet contre une surface stationnaire. Alors que les algorithmes traditionnels nécessitaient des dizaines de minutes pour planifier une séquence de mouvements, la nouvelle approche réduit ce processus de préplanification à moins d'une seconde. Cette planification plus rapide permettra aux robots, particulièrement dans les environnements industriels, de comprendre rapidement comment pousser contre, glisser le long, ou utiliser d'autres caractéristiques de leur environnement pour repositionner des objets dans leur préhension. Une telle manipulation agile est utile pour toute tâche impliquant la prise et le tri, et même l'utilisation complexe d'outils.

Les algorithmes existants prennent généralement des heures pour préplanifier une séquence de mouvements pour une pince robotique, principalement parce que pour chaque mouvement envisagé, l'algorithme doit d'abord calculer si ce mouvement satisferait un certain nombre de lois physiques telles que les lois du mouvement de Newton et la loi de Coulomb décrivant les forces de frottement entre objets. Une façon compacte de résoudre la physique de ces manipulations avant de décider comment la main du robot doit bouger implique l'utilisation de « cônes de mouvement » qui sont essentiellement des cartes visuelles en forme de cône du frottement.

L'intérieur du cône représente tous les mouvements de poussée qui pourraient être appliqués à un objet à un emplacement spécifique, tout en satisfaisant les lois fondamentales de la physique et en permettant au robot de maintenir sa prise sur l'objet. L'espace à l'extérieur du cône représente toutes les poussées qui feraient d'une manière ou d'une autre glisser l'objet hors de la préhension du robot. L'algorithme calcule un cône de mouvement pour différentes configurations possibles parmi une pince robotique, un objet qu'elle tient, et l'environnement contre lequel elle pousse afin de sélectionner et séquencer différentes poussées réalisables pour repositionner l'objet.

Les chercheurs ont testé le nouvel algorithme sur une configuration physique avec une interaction à trois corps dans laquelle une pince robotique simple tenait un bloc en T et poussait contre une barre verticale. Ils ont utilisé plusieurs configurations de départ, avec le robot saisissant le bloc à une position particulière et le poussant contre la barre sous un certain angle. Pour chaque configuration de départ, l'algorithme a généré instantanément la carte de toutes les forces possibles que le robot pourrait appliquer et la position résultante du bloc. Les prédictions de l'algorithme correspondaient de manière fiable au résultat physique en laboratoire, planifiant des séquences de mouvements — comme réorienter le bloc contre la barre avant de le poser sur une table en position verticale — en moins d'une seconde, contre plus de 500 secondes pour les algorithmes traditionnels.