Pingpongozó robotkar
A robotika egyre fontosabb szerepet tölt be életünkben. A robotokat ipari, katonai és számos egyéb alkalmazásban használják. A sporttal kapcsolatos robotok az elmúlt években nagy figyelmet kaptak. Ezek a robotok segíthetik a profi sportolók edzési folyamatát, vagy szórakoztató célokat szolgálhatnak.
Az asztalitenisz egy igen népszerű, látványos és dinamikus játék. Éppen ezért a kutatók az elmúlt évtizedekben megpróbálták a játékot robotok segítségével létrehozni. Egy komplett robotizált asztalitenisz rendszerhez több feladatot is meg kell oldani, beleértve a labdaérzékelést, a pálya előrejelzését, a robotvezérlést és a magas szintű döntéshozatalt. A labdaérzékelésnél elsősorban bonyolult és költséges kamera alapú látórendszereket alkalmaznak. Ezek a rendszerek legalább két kamera alapján érzékelik a labda helyzetét. A robotokkal kapcsolatban a kutatók gyakran fejlesztenek egyedi robotmanipulátorokat, hogy elérjék a játékhoz szükséges dinamikát.
A robot asztalitenisz probléma egy Billingsley által 1983-ban indított versenyre nyúlik vissza. Andersson 1988-ban érte el az első sikeres megoldást egy 6 szabadságfokú (6-DoF) PUMA 260 manipulátorral. Azóta több különböző megközelítést készítettek a ping-pong játékhoz. Ezekben a rendszerekben a legtöbb robot egyedi struktúrával rendelkezik a teljesítmény növelése érdekében. Párhuzamos manipulátorokat, lineáris aktuátorokat, asztalra szerelt robotokat vagy akár pneumatikus mesterséges izmokat (PAM) használnak. Az utóbbi időben azonban a szabványos 6-DoF és 7-DoF ipari robotok is megjelennek a kutatásokban.
Az általunk bemutatott robotizált ping-pong játék egyik legfontosabb tulajdonsága a matematikai optimalizálás alapú megközelítés. A gépi tanulási megoldásokkal ellentétben a bemutatott módszer nem igényel semmilyen betanítási fázist (sem szimulációban, sem valós életben). Az általunk kifejlesztett algoritmus paraméterei valós fizikai tulajdonságokat reprezentálnak, amelyek mérhetőek vagy a szakirodalomban megtalálhatók (pl. súrlódási együttható, robot maximális sebessége, gyorsulása). Ezzel ellentétben a gépi tanuláson alapuló megoldásokat egy adott környezetre tanítják be, emiatt a környezet megváltozása nagy mértékben befolyásolja a rendszer működését.
Ezenkívül az általunk bemutatott rendszerben egy közönséges 6-DoF robotot használunk (Universal Robots UR5e). Tehát a játékhoz nincs szükség lineáris beavatkozókra, párhuzamos robotokra, pneumatikus aktuátorokra vagy bármilyen más összetett mechanizmusra.
A szakirodalomban található legtöbb robot asztalitenisz konstrukció összetett látórendszerrel rendelkezik, több kamera végzi a labda helyzetének megbízható észlelését. A bemutatott rendszer viszont csak egy darab, viszonylag olcsó sztereó kamera segítségével érzékeli a labda helyzetét (Intel Realsense D435i).
Projektben szereplő tanszéki kutatók, a vezető kutató és elérhetősége:
Projekthez kapcsolódó publikációk:
- Bírálat alatt: Optimization-Based Robotic Table Tennis Using a RGB-D Camera, IEEE RAL
Projekthez kapcsolódó események:
- ÚNKP 2023, Nagy Ákos
- ÚNKP 2022, Kovács Adorján
- 9. Digitális Székelyföld Konferencia, Nagy Ákos
- Számos egyetemi bemutató