2022 werden endlich Roboter Bananen schälen

Wie viele Schritte braucht man, um eine Banane zu schälen? Hebe die Banane auf, halte die Schale mit einer Hand fest und schäle sie. Einige Leute fragen sich vielleicht, ob sie am Kopf oder am Schwanz beginnen sollen, aber das Schälen der Banane, ohne sie zu beschädigen, ist eine einfache und zeitaufwändige Aufgabe.

Das Schälen einer Banane ist für Menschen sicherlich nicht schwierig (es scheint auch für einige Orang-Utans und Affen der Fall zu sein). Aber für Roboter nicht unbedingt.

Ein Forschungsteam der Universität Tokio (unter anderem Heecheol Kim, Yoshiyuki Ohmura, Yasuo Kuniyoshi) hat einen Roboter entwickelt, der erfolgreich Bananen schälen kann, ohne das Fruchtfleisch zu zerstören. Die aktuelle Erfolgsquote beträgt jedoch nur etwa 57 %.

Eine Banane zu schälen, die uns mühelos erscheinen mag, ist eigentlich ein heikler Prozess. Jedes Mal, wenn Sie schälen, ändert sich die Form, Größe, Reife und der Gesamtzustand der Banane in Ihrer Hand, aber das Gehirn reagiert schnell und trifft jedes Mal eine Entscheidung, wenn sie geschält wird.

Dieser Prozess des Reagierens und Entscheidens ist für Roboter sehr lernintensiv.

Dieser zweiarmige Roboter, der von einem Forschungsteam der Universität Tokio entwickelt wurde, verfügt über zwei UR5-Manipulatoren (Universalroboter) und zwei Steuerungen mit denselben kinematischen Parametern wie UR5. Am Kopf ist eine ZED-Mini-Stereokamera installiert, und die Kamera ist feststehend auf einem Der Standort der Banane.

Wenn ein menschlicher Bediener den Roboter steuert, sieht er Bilder von einer Stereokamera durch ein Head-Mounted Display (HMD). Auf dem Monitor ist ein Eyetracker installiert, der die Blickposition des Bedieners in Echtzeit misst.

Um den Roboter zum Schälen von Bananen zu trainieren, verwendeten die Forscher eine große Anzahl menschlicher Demonstrationen des Bananenschälprozesses und nutzten diese Daten, um durch „tiefes Nachahmungslernen“ zu trainieren. Während des 13-stündigen Trainings des Roboters wurde der Vorgang des Schälens einer Banane in 9 Schritte unterteilt:

schnapp dir eine Banane;
hebe die gefangene Banane hoch;
Greifen Sie mit der rechten Hand nach der Spitze der Banane;
schälen Sie die Spitze der Banane;
Die rechte Hand ist nahe an der rechten Schale;
Halten Sie die Schale in der rechten Hand und schälen Sie sie ab;
Drehen Sie die Banane, um sie neu zu positionieren, sodass die rechte Hand die linke Schale berühren kann;
Die rechte Hand ist nahe an der linken Schale, die rechte Hand hält die linke Schale und schält sie ab.

Nach einer langen Zeit des tiefen Lernens konnte der Roboter in einem erfolgreichen Test eine Banane in etwa 3 Minuten schälen. Natürlich kann es vorkommen, dass die Banane vom Roboter rutscht und das Fruchtfleisch beim Schälen ausquetscht … daher beträgt die Chance auf ein erfolgreiches Schälen derzeit nur 57 %.

Diese Daten deuten darauf hin, dass es noch viel Raum für Verbesserungen gibt, wenn Roboter diese Fähigkeit besitzen. Daher will das Forschungsteam nun die Fähigkeiten des Roboters verbessern, seine Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit erhöhen und hofft, dass er neben dem Bananenschälen auch bei anderen heiklen Aufgaben eine Rolle spielen und so dazu beitragen kann, das Problem des Arbeitskräftemangels in einigen Branchen zu lösen.

Beispielsweise kann es sich um einen „Roboterarbeiter“ in der Restaurantbranche handeln, in der es an Arbeitskräften mangelt. Tatsächlich verwenden Restaurants bereits Roboter, um in der Küche zu helfen, wie Chippy bei Chipotle und Flippy, der Küchenroboter bei White Castle. Wenn dieser Roboter, der Bananen schälen kann, filigranere Operationen ausführen kann, wird er sicherlich mehr Möglichkeiten bieten.

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