From Chisato Horiuchi in Tokyo, Japan
Keisuke Koyama, Trợ lý Giáo sư, Khoa Đổi mới Hệ thống, Trường Cao học Kỹ thuật Cơ bản, Đại học Osaka, người đã phát triển cảm biến tiệm cận (Nguồn: Keisuke Koyama)
"Cảm giác gần, khác với cảm giác nhìn và xúc giác, là một cảm giác mà con người không có." Keisuke Koyama, một trợ lý giáo sư tại Đại học Osaka, người là nhà phát triển các cảm biến tiệm cận có thể phát hiện một vật thể theo cách không tiếp xúc và có thể nắm bắt được thái độ của nó như độ nghiêng của nó và thành lập một công ty khởi nghiệp để thương mại hóa, giải thích: Tại sao bạn lại nghĩ ra một cảm biến như vậy? Chúng tôi đã hỏi về quá trình phát triển và những cách sử dụng hữu ích trong thế giới thực.
Vị trí của chướng ngại vật và môi trường ánh sáng là khác nhau
── Bạn có thể cho chúng tôi biết bạn đã phát triển cảm biến khoảng cách như thế nào không?
“Cơ hội đầu tiên là thử thách với cuộc thi robot cao đẳng kỹ thuật (đối đầu ý tưởng, cuộc thi robot đại học toàn quốc). Cuộc thi robot cao đẳng kỹ thuật chỉ có thời gian thi đấu 3 phút nên dù là robot kỹ thuật xuất sắc cũng phải di chuyển nhanh. Tôi không thể hoàn thành nhiệm vụ. Đó là lý do tại sao đây là giải đấu quy tụ những robot di chuyển nhanh và robot di chuyển chính xác. Tôi cũng muốn chế tạo một con robot như vậy nên đã tham gia câu lạc bộ Robocon và cố gắng rất nhiều để giành chức vô địch với tư cách là một đội. . "
Đội tuyển của Đại học Công nghệ Quốc gia Wakayama đã tham gia giải đấu quốc gia "Kosen Robocon 2007 Fubayashi Robot Horse Fight". Số 1 là ông Koyama (Nguồn: ông Keisuke Koyama)
"Khó khăn khi thực sự chế tạo một robot cho cuộc thi là vị trí của chướng ngại vật trong trường thi đấu và lượng ánh sáng hơi khác so với môi trường luyện tập ở trường, cuộc thi địa phương và cuộc thi quốc gia."
"Vì vậy, điều quan trọng là phải di chuyển nhanh chóng và chính xác, nhưng tôi nghĩ chúng ta cần khả năng thích ứng với những thay đổi của môi trường. Do đó, chúng ta cần phản hồi từ các cảm biến và khả năng phản ứng với những thay đổi trong môi trường thông qua một cơ chế linh hoạt. Tôi đã trở nên rất quan tâm đến các rô bốt đã cho tôi phản hồi. "
Thi đấu với Takuma Denpa Kogyo College tại National College of Technology Robocon 2007. Bạn thắng nếu gỡ cờ khỏi robot của đối thủ (Nguồn: Keisuke Koyama)
"Sau đó, tôi chuyển sang Đại học Truyền thông Điện tử và vào phòng thí nghiệm của Giáo sư Makoto Shimojo (hiện là Giáo sư Danh dự), người là bậc thầy về cảm biến xúc giác. Lúc đó là Giáo sư Shimojo và Giáo sư Masatoshi Ishikawa của Đại học Tokyo. (hiện là Tokyo). Hai thành viên của Đại học Truyền thông Điện tử (Chủ tịch Đại học Truyền thông Điện tử) đang nghiên cứu để di chuyển rô bốt với tốc độ khủng khiếp và nhanh hơn con người trong khi phản ứng với những thay đổi của môi trường bằng tốc độ cao cảm biến thị giác và xúc giác. Tôi cũng bắt đầu nghiên cứu về chủ đề đó. "
"Tuy nhiên, chỉ riêng cảm biến thị giác và cảm biến xúc giác hoạt động không tốt lắm. Khi tôi thắc mắc tại sao, cảm biến thị giác không thể nhìn thấy mặt sau của robot hoặc vật thể. Rõ ràng là tôi chỉ có thể nhìn thấy hướng nhìn từ camera. Vì không có nên thông tin mặt sau chỉ có thể ước lượng được, mặt khác cảm ứng xúc giác cũng là đương nhiên không thể lấy được thông tin cho đến khi chạm vào ”.
"Vì vậy, nếu bạn đưa tay của rô bốt lại gần vật thể, sẽ có một khu vực mà cả hai cảm biến đều không thể lấy được thông tin khi chúng ở đủ gần. Vật thể được chính rô-bốt ẩn khỏi camera. Không thể có thông tin được phát hiện cho đến khi cảm biến xúc giác chạm vào nó. Không có lựa chọn nào khác ngoài việc di chuyển rô-bốt một cách chậm rãi và an toàn, điều này cuối cùng sẽ làm chậm chuyển động. "
"Trong trường hợp đó, sẽ rất tốt nếu có một cơ chế mang lại cho robot cảm giác ở gần mà không phải xúc giác cũng như thị giác, vốn không có ở con người và phát hiện một vật thể trước khi chạm vào nó và điều chỉnh cách nó được cầm nắm. . Tôi bắt đầu nghĩ về nó sau một thời gian. Tôi đã nghiên cứu gần 10 năm kể từ đó. "
──Có nhà nghiên cứu nào khác đang nghĩ về điều tương tự không?
"Tôi nghĩ là có khá nhiều. Vì con người nắm bắt mọi thứ một cách trực quan và xúc giác, robot cũng có thể sử dụng camera và cảm biến áp suất, và nếu lý thuyết điều khiển được đưa ra gần với con người hơn, nó sẽ giống như con người. Tôi nghĩ ý tưởng cơ bản là nó sẽ có thể hoạt động. "
"Vì vậy, cảm biến tiệm cận có thể là một phần nghiên cứu khá bất thường, nhưng tôi cũng nghĩ rằng nếu bạn đang nghiên cứu, bạn không nên bị cuốn theo cách hiểu thông thường. Robot không nhất thiết phải tuân theo các hoạt động của con người."
Cảm biến tiệm cận (Nguồn: Keisuke Koyama)
"Tôi cũng hy vọng rằng nếu chúng ta cung cấp một cái gì đó như cảm giác ở gần, hoặc một cái gì đó giống như giác quan thứ sáu ở con người, cuối cùng chúng ta sẽ có thể đạt được hiệu suất vượt qua con người. Nhanh hơn và chính xác hơn con người. Đó là một robot có thể di chuyển và thích ứng với những thay đổi của môi trường. "
"Các giáo viên từ phòng thí nghiệm của Shimojo có ý tưởng về khoảng cách gần, nhưng trong đó, cảm biến tiệm cận được chế tạo nhanh hơn và chính xác hơn để phát hiện thủy tinh trong suốt và kim loại bóng. Tôi nghĩ mình là người duy nhất tham gia vào nghiên cứu này. Kỹ thuật sự khôn ngoan là độ trong suốt và ánh kim loại không thể được phát hiện bằng phản xạ ánh sáng. "
"Nhưng Tập đoàn Sony đã công bố một bộ gắp rô bốt mới tại một triển lãm công nghệ vào tháng 12 năm 2009 để giới thiệu kết quả nghiên cứu và phát triển của hãng. Điều thú vị là nó có cảm biến xúc giác và cảm biến khoảng cách. Sử dụng nó. Chúng tôi đang trình diễn những thứ không rõ hình dạng, chẳng hạn như nắm một củ khoai tây mềm hoặc lấy một bông hoa mà không làm nát nó. "
"Tôi nghĩ đây là lần đầu tiên một công ty lớn sử dụng trực tiếp cảm biến tiệm cận, vì vậy tôi nghĩ nó sẽ thu hút rất nhiều sự chú ý."
──Không có nhiều nghiên cứu như thế này ở nước ngoài sao?
"Tôi nghĩ là chưa có nhiều. Các nhà nghiên cứu đang rải rác, và rô bốt phổ thông của Đan Mạch, vốn nổi tiếng với rô bốt hợp tác, bán máy gắp có cảm biến khoảng cách, nhưng không có nhiều nỗ lực. Có vẻ như không phải vậy." "
"Nhiều cảm biến khoảng cách hiện nay trên thị trường có sai lệch cộng hoặc trừ 1 milimet về độ chính xác của phép đo lặp lại, điều này không đủ đối với cảm biến khoảng cách. Nếu cơ chế của robot tốt, nó là hàng chục micrômet (vi là Vì nó có thể được định vị với độ chính xác đến một phần triệu mét, hoặc thậm chí là sai, với độ chính xác vài trăm micromet, sẽ không có ý nghĩa gì nếu việc phát hiện của cảm biến sai lệch cộng hoặc trừ một milimet. Thật khó khăn, vì vậy tình hình hiện nay là vẫn còn ít trên thế giới. "
"Đồng thời với việc cải thiện độ chính xác của nó, chúng tôi cũng cần phải có khả năng phát hiện các vật thể khác nhau. Sau gần 10 năm nghiên cứu, chúng tôi đã có thể phát hiện các vật thể trong suốt, gương, kim loại, v.v. Có lẽ là tại thời điểm này, đó chúng tôi không thể làm gì khác, vì vậy tôi nghĩ rất dễ để phân biệt khi nói đến thương mại hóa. "
"Nếu không, các thông số kỹ thuật sẽ tương tự như thông số kỹ thuật của Sony Group chẳng hạn. Nếu bạn không thể phân biệt được đâu là công ty lớn, thì sẽ không hiệu quả nếu bạn thành lập một liên doanh, nhưng hiện tại, bạn có thể phân biệt được. Tôi có thể nói với sự tự tin. "
──Có phải ai cũng biết rằng có những trường hợp không thể thu được thông tin cần thiết chỉ với các cảm biến thị giác và xúc giác?
"Tôi nghĩ đó là một vấn đề mà những người sử dụng robot đã quen thuộc. Robot ngày nay đầu tiên nhìn vào máy ảnh, nhận biết môi trường, quyết định lấy vị trí, sau đó nhắm mắt lại, làm gì? Nó cũng di chuyển mà không cần cảm nhận. Vì vậy, nếu chẳng hạn , một người hợp tác thay đổi những gì rô bốt nhận ra, rô bốt sẽ thất bại. "
"Nó bắt đầu được công nhận là một vấn đề, nhưng tôi nghĩ rằng chúng tôi chưa tìm ra manh mối về cách giải quyết nó. Nó có thể hơi không rõ ràng đối với những người không sử dụng rô bốt thường xuyên."
── Trong trường hợp của con người, tôi nghĩ điều cơ bản là để mắt đến đối tượng trong khi làm việc bằng cách thay đổi điểm nhìn bằng cách quấn quanh. Bạn không thể nghĩ ra một cách tiếp cận như vậy?
"Tất nhiên, tôi nghĩ là có một cách tiếp cận như vậy, nhưng có những vấn đề về chi phí và kỹ thuật đáng kể. Ví dụ, nếu bạn muốn di chuyển máy ảnh, bạn cần chuẩn bị một cánh tay robot khác và gắn máy ảnh vào đó. Trước hết, nó làm tốn chi phí của cánh tay rô bốt. "
"Hơn nữa, rất khó để nhận ra chuyển động để nhìn xung quanh. Khi có ít thông tin về đối tượng, bạn phải di chuyển trong khi giả định rằng nếu bạn di chuyển đến một tư thế nhất định thì sẽ thu được nhiều thông tin hơn. Nhưng thông tin trong tầm tay là Chỉ có một số thông tin về đối tượng. "
"Ngoài ra, ví dụ, trong kệ kho phân phối hoặc nơi có các đồ vật xung quanh robot, bạn phải di chuyển máy ảnh để nó không va vào xung quanh. Đó là một nhiệm vụ rất khó khăn."
"Con người thật tuyệt vời. Sẽ rất thú vị về mặt học thuật và hữu ích nếu chúng ta có thể nhận ra chuyển động của việc nhìn xung quanh."
"Tuy nhiên, công nghệ nhận dạng hiện tại của robot và máy ảnh còn kém xa khả năng" cảm nhận chủ động "mà con người cảm nhận được khi di chuyển. Dù bóng hay trong suốt, con người cũng thay đổi góc nhìn. Tôi nghĩ rằng nó được phát hiện từ sự thay đổi trong bóng khi nhìn vào nó, nhưng quá trình xử lý như vậy hoàn toàn không được thực hiện bởi sự nhận dạng của máy ảnh. "
──Mặc dù nó không bắt chước con người, nhưng nó sẽ trở thành một robot có thể thực hiện các hành động tương tự như con người.
"Vẫn còn rất nhiều nhiệm vụ có thể được thực hiện bởi con người nhưng khó với robot. Đặc biệt là trong các nhà máy thực phẩm, khi các vật thể mềm hoặc bất thường, vẫn khá khó khăn để nhận ra và cầm nắm chúng bằng camera."
"Bánh ngọt đến cửa hàng tiện lợi, nhân viên rất khó lấy bánh từ thùng và bày lên kệ. Hình dạng bánh không đều, nếu bị nát thì sẽ bán được". như các sản phẩm. Tôi sẽ không thể bán nó. "
"Nếu chúng ta có thể tự động hóa điều đó, tôi nghĩ chúng ta có thể góp phần giải quyết vấn đề xã hội về sự thiếu hụt nhân công, và tôi nghĩ nó sẽ hữu ích khi chúng ta phải hạn chế số người có thể làm việc với căn bệnh coronavirus mới."
