Công nghệ mới cho phép robot xác định xem chúng có thể nâng được một vật thể hay không?

Phạm Hải

Robot hình người, những hoặc có cấu tạo lấy cảm hứng từ cơ thể con người luôn là một trong những trọng tâm phát triển được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực chế tạo robot. Loại robot dạng này thường có tính ứng dụng cao trong việc trợ giúp cho con người thực hiện các công việc thường ngày, chẳng hạn như giao tiếp, phục vụ, chỉ đường, hướng dẫn ở nơi công cộng. Tuy nhiên có một điểm yếu “cố hữu” mà loại robot này phải đối mặt, đó là những hạn chế trong khả năng mang, vác vật thể, liên quan đến những yếu tố như hình dạng, trọng lượng và kích thước của vật thể.

Trên thực tế, nhiều mẫu robot hình người hiện nay đã có khả năng nhặt các vật thể nhỏ và nhẹ. Tuy nhiên việc nâng các vật nặng hoặc cồng kềnh thường là nhiệm vụ bất khả thi. Khi phải đối mặt với một vật thể quá lớn hoặc nặng, robot có thể sẽ làm rớt hay tệ hơn là không nâng nổi.

Khả năng nâng, vác vật thể là điểm yếu của robot

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Johns Hopkins và Đại học Quốc gia Singapore (NUS) mới đây đã phát triển thành công một kỹ thuật cho phép robot có thể tự xác định xem liệu chúng có thể nâng được một vật thể chưa rõ đặc tính vật lý hay không.

“Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến cách thức một robot hình người có thể suy luận về tính khả thi của việc nâng một vật thể mà chưa biết đến thông số vật lý. Để xử lý được nhiệm vụ phức tạp như vậy, trước tiên robot cần phải có khả năng xác định các thông số vật lý của vật thể, sau đó đưa ra quỹ đạo chuyển động an toàn và ổn định để thực hiện thao tác nâng vật thể đó”, tiến sĩ Yuanfeng Han, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Quá trình robot tạo ra quỹ đạo chuyển động phù hợp cho phép nó nâng các vật thể nghe có vẻ đơn giản nhưng trên thực tế đòi hỏi khá nhiều tính toán chuyên sâu - giống như cơ thể người cần sự tham gia của nhiều nhóm cơ chỉ để thực hiện một hành động đơn giản. Điều này có nghĩa là đối với một vật thể quá nặng hoặc quá cồng kềnh, nếu không thể tính toán chính xác, robot sẽ không thể thực hiện được nhiệm vụ.

“Hãy nghĩ về tình huống thực tế đối với con người, khi chúng ta cố gắng suy luận về việc liệu mình có thể nhấc một vật nặng lên, chẳng hạn như một quả tạ hay không, trước tiên chúng ta cần “tương tác” với quả tạ để có được cảm giác nhất định về nó. Sau đó, dựa trên kinh nghiệm và ước lượng cá nhân, chúng ta sẽ biết được liệu mình có thể nâng nổi quả tạ đó hay không. Tương tự, phương pháp của chúng tôi bắt đầu bằng cách xây dựng một bảng quỹ đạo, bảng này lưu lại các chuyển động nâng hợp lệ khác nhau cho robot, tương ứng với một loạt các thông số vật lý của vật thể, bằng cách sử dụng mô phỏng. Sau đó, robot sẽ coi bảng này là kiến thức kinh nghiệm mà nó có được, và dựa vào đó để đưa ra quyết định chính xác nhất”, đại diện nhóm nghiên cứu giải thích.

Kỹ thuật này, về cơ bản, cho phép robot nhận biết được các thông số quán tính của một vật thể sau khi tương tác nhanh với nó. Sau đó, robot sẽ “nhìn lại” bảng quỹ đạo vật thể mà nó đã được đào tạo và kiểm tra xem trong đó có bao gồm những chuyển động phù hợp cho phép nó nâng được một vật thể với các thông số ước tính này hay không. Nếu có, việc nâng vật thể sẽ được coi là khả thi và robot sẽ tiến hành chuyển động tương ứng ngay lập tức. Ở trường hợp ngược lại, robot coi sẽ coi đây là nhiệm vụ vượt quá khả năng của nó và bỏ qua để tránh những thiệt hại không đáng có. Nhìn chung, toàn bộ quá trình này được đảm nhận bởi một thuật toán AI dựa trên tương tác vật lý, giúp robot tương tác với vật thể một cách an toàn và ước tính các thông số quán tính cần thiết.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá hiệu quả của kỹ thuật mới này trong một loạt các thử nghiệm bằng cách sử dụng NAO, một robot hình người nổi tiếng do SoftBank Robotics phát triển. Trong các thử nghiệm, NEO đã có thể xác định nhanh chóng các vật thể mà nó không thể hoặc rất khó nâng được với độ chính xác cao. Trong tương lai, kỹ thuật này có thể được áp dụng cho các robot hình người khác để làm cho chúng trở nên đáng tin cậy và hiệu quả hơn trong việc hoàn thành các nhiệm vụ liên quan đến cơ học, từ đó có thể trở thành trợ thủ đắc lực cho con người trong nhiều tình huống hơn.