I robot utilizzeranno gli ultimissimi algoritmi di apprendimento meccanico e visione artificiale per cercare di eseguire il lavoro svolto da operatori umani in enormi centri di smistamento.
di Will Knight 22-05-15
Il PR2 della Willow Garage, uno dei robot che parteciperà alla sfida, utilizza questa pinza convenzionale.Pacchetti di Oreos, scatole di pastelli, e giocattoli per cani metteranno alla prova i limiti della visione artificiale e della capacità di manipolazione di diversi robot in una gara che Amazon ha organizzato per spronare lo sviluppo di macchine per il packaging dei prodotti più delicate.
I robot partecipanti guadagneranno punti localizzando negli appositi scaffali una serie di prodotti, recuperandoli in sicurezza e imballandoli all’interno di scatole di cartone. I robot che frantumeranno accidentalmente un biscotto o faranno cadere un giocattolo riceveranno un punteggio inferiore. Il team il cui robot avrà ottenuto il punteggio migliore riceverà un premio di $25,000.
Amazon ha già automatizzato una parte delle operazioni che vengono condotte all’interno dei suoi vasti centri di smistamento. In alcuni punti, i robot trasportano scaffali ricolmi di prodotti fino a un operatore umano che li raccoglie ed imballa. Questi robot mobili, prodotti dalla Kiva Systems, una società acquistata da Amazon nel 2012 per $678 milioni, riducono la distanza che i lavoratori umani devono percorrere per recuperare i prodotti. Ciononostante, nessun robot è ancora in grado di raccogliere e imballare prodotti alla velocità e con l’affidabilità di un essere umano. I robot industriali che si trovano oggi in svariate industrie sono limitati a operazioni estremamente precise e ripetitive in ambienti altamente controllati.
Pete Wurman, CTO della Kiva Systems, dice che all’incirca 30 team formati nei dipartimenti accademici di tutto il mondo parteciperanno alla gara, che si terrà in occasione dell’International Conference on Robotics and Automation di Seattle (ICRA 2015). In ciascun round, ai robot verrà impartito l’ordine di recuperare e imballare uno dei 25 oggetti differenti che si troveranno in una pila di scaffali simile a quelli che si trovano nei magazzini di Amazon. Alcuni team stanno sviluppando i propri robot, mentre altri stanno adattando sistemi commerciali con nuove pinze e software.
Ecco i 25 oggetti che i robot partecipanti dovranno recuperare dagli scaffali.
La sfida che i robot dovranno vincere per Amazon sarà impegnativa. Gli esseri umani hanno una rimarchevole abilità nell’identificare oggetti, comprendere come manipolarli, e raccoglierli con la giusta quantità di forza. Queste operazioni sono particolarmente complesse per delle macchine, specialmente se l’oggetto in questione ha una forma strana ed è posato su uno scaffale buio assieme ad altri oggetti. Nella gara di Amazon, i robot dovranno operare senza alcuna forma di comando da parte dei team che li hanno sviluppati.
“Abbiamo cercato di selezionare una varietà di prodotti che fossero rappresentativi del nostro catalogo e presentassero diverse tipologie di sfide”, ha detto Wurman. “Un imballaggio in plastica; un giocattolo per cani dalla forma strana; oggetti che non devono essere frantumati, come biscotti Oreos”.
Il video sotto mostra l’approccio scelto da un team dell’Università del Colorado. Questo gruppo ha utilizzato un software commerciali e costruito un braccio robotico specializzato per il tipo di operazione, come spiegato da Dave Coleman, uno degli studenti PhD coinvolti.
Questa competizione potrebbe offrire un sistema attraverso il quale valutare i progressi fatti negli ultimi anni, da quando alcuni robot più economici, sicuri ed adattabili hanno fatto la loro comparsa (vedi “Uomini e donne o macchine?“) grazie agli sviluppi nelle tecnologie che influiscono sulla destrezza della macchine.
Nuove tipologie di robot manipolatori stanno migliorando la capacità delle macchine di raccogliere oggetti fragili o strani, ad esempio. Diverse startup stanno sviluppando mani robotiche nel tentativo di copiare la flessibilità e il senso del tatto tipici deli polpastrelli umani. Nei prossimi anni, alcuni sviluppi nell’apprendimento autonomo potrebbero aiutare i robot a compiere manipolazioni più sofisticate degli oggetti.
Uno sviluppo fondamentale in questo campo risale al 2006, quando un gruppo di ricercatori guidato da Andrew Ng, che al tempo lavorava a Stanford mentre oggi lavora per Baidu, ha sviluppato un sistema grazie al quale i robot potevano manipolare oggetti sconosciuti. Invece di scrivere regole su come afferrare un oggetto o una forma specifica, i ricercatori hanno permesso ai loro robot di studiare migliaia di immagini 3-D ed imparare a riconoscere quali tipologie di prese sarebbero state più idonee. Questo ha permesso ai robot di determinare quali prese avrebbero funzionato meglio in base all’oggetto.
Negli ultimi anni, i ricercatori nel campo della robotica hanno fatto un uso crescente di un potente approccio di apprendimento autonomo che è conosciuto come apprendimento approfondito, riuscendo così a migliorare ulteriormente queste funzionalità (vedi “Le magnifiche dieci: Odissea nel cervello“). Ashusotsh Saxena, un membro del team di Ng a Stanford ed ora ricercatore presso la Cornell University, sta utilizzando l’apprendimento approfondito per addestrare un robot che parteciperà alla sfida di Amazon. Sta lavorando assieme ad uno dei suoi studenti, Ian Lenz.
Sebbene la sfida di Amazon possa sembrare semplice, Saxena crede che potrebbe presto portare a importanti cambiamenti nel mondo reale. “Se i robot sapranno gestire persino le più semplici operazioni di raccolta, potremmo cominciare a vedere molti robot che aiutano le persone in svariate mansioni”, dice.
(MO)
