Ilmuwan Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapura) telah mengembangkan robot yang secara otonom dapat merakit kursi IKEA tanpa gangguan.
Dirancang oleh Pham Quang Cuong dan timnya dari Sekolah Teknik Mekanik dan Aerospace NTU, robot ini terdiri dari kamera 3D dan dua lengan robot yang dilengkapi dengan grippers untuk mengambil objek. Tim mengkodekan algoritma menggunakan tiga pustaka sumber terbuka yang berbeda untuk membantu robot menyelesaikan tugasnya menyusun kursi IKEA.
Kursi IKEA Stefan dirakit oleh robot dalam waktu 8 menit dan 55 detik. Sebelum perakitan, robot memerlukan waktu 11 menit dan 21 detik untuk secara mandiri merencanakan jalur gerakan dan 3 detik untuk menemukan bagian-bagiannya.
Hasilnya dipublikasikan dalam jurnal Science Robotics.
Pham berkata, “Untuk robot, menyusun kursi IKEA dengan presisi seperti itu lebih rumit daripada yang terlihat. Tugas perakitan, yang mungkin datang secara alami untuk manusia, harus dipecah menjadi langkah-langkah yang berbeda, seperti mengidentifikasi di mana bagian-bagian kursi yang berbeda berada, gaya yang dibutuhkan untuk memegang bagian-bagian, dan memastikan lengan robot bergerak tanpa bertabrakan satu sama lain. Melalui upaya rekayasa yang cukup besar, kami mengembangkan algoritma yang akan memungkinkan robot untuk mengambil langkah-langkah yang diperlukan untuk merakit kursi secara mandiri.
“Kami berusaha untuk lebih mengintegrasikan kecerdasan buatan ke dalam pendekatan ini untuk membuat robot lebih otonom sehingga dapat mempelajari langkah-langkah yang berbeda dari perakitan kursi melalui demonstrasi manusia atau dengan membaca manual instruksi, atau bahkan dari gambar produk yang dirakit.”
Pham beserta timnya percaya bahwa robot mereka dapat menjadi nilai terbesar dalam melakukan tugas-tugas dengan presisi khusus dalam industri di mana tugas bervariasi dan tidak layak untuk mesin khusus atau lini perakitan.
Bagaimana itu bekerja
Robot ini dirancang untuk meniru generitas “perangkat keras” manusia yang digunakan untuk merakit objek: ‘mata’ melalui kamera 3D dan ‘lengan’ melalui lengan robot industri yang mampu melakukan gerakan enam sumbu. Setiap lengan dilengkapi dengan grippers paralel untuk mengambil objek. Dipasang di pergelangan tangan adalah sensor gaya yang menentukan seberapa kuat “jari” mencengkeram dan seberapa kuat mereka mendorong benda ke dalam kontak satu sama lain.
Robot memulai proses perakitan dengan mengambil foto 3D dari bagian-bagian yang diletakkan di lantai untuk menghasilkan peta perkiraan posisi dari bagian-bagian yang berbeda. Hal ini untuk mereplikasi, sebanyak mungkin, lingkungan yang berantakan setelah manusia membuka kotak dan bersiap untuk menyusun kursi yang dibangunnya sendiri. Tantangannya di sini adalah menentukan peletakan yang cukup tepat dalam lingkungan yang berantakan dengan cepat dan andal.
Selanjutnya, menggunakan algoritma yang dikembangkan oleh tim, robot merencanakan gerakan dua tangan yang cepat dan bebas tabrakan. Jalur gerakan ini perlu diintegrasikan dengan persepsi visual dan taktil, grasping dan eksekusi.
Untuk memastikan bahwa lengan robot mampu memegang potongan dengan erat dan melakukan tugas-tugas seperti memasukkan sumbat kayu, jumlah gaya yang diberikan harus diatur. Ini menantang karena robot industri, yang dirancang untuk tepat pada posisi, buruk dalam mengatur kekuatan, Pham menjelaskan.
Sensor gaya yang dipasang di pergelangan tangan membantu menentukan jumlah gaya yang diperlukan, memungkinkan robot untuk secara tepat dan konsisten mendeteksi lubang dengan menggeser sumbat kayu pada permukaan benda kerja, dan melakukan penyisipan yang ketat.
[Credit:NTU Singapore]
Contoh manipulasi otonom yang berhasil
Robot yang dikembangkan oleh para ilmuwan NTU Singapura digunakan untuk mengeksplorasi manipulasi cekatan, suatu bidang robotika yang memerlukan kontrol kekuatan dan gerakan yang tepat dengan jari atau tangan khusus robot. Akibatnya, robot lebih mirip manusia dalam manipulasi objek.
Sejauh ini, demonstrasi otonom manipulasi cekatan telah terbatas pada tugas-tugas dasar, kata Pham.
“Salah satu alasannya adalah bahwa tugas manipulasi yang rumit di lingkungan manusia membutuhkan banyak keterampilan yang berbeda. Ini termasuk mampu memetakan lokasi yang tepat dari item, merencanakan jalur gerak bebas tabrakan, dan mengendalikan jumlah kekuatan yang diperlukan. Di atas keterampilan ini, Anda harus mampu mengelola interaksi kompleks mereka antara robot dan lingkungan,” jelasnya.
“Cara kami membangun robot, mulai dari gripper paralel hingga sensor gaya di pergelangan tangan, semuanya bekerja untuk memanipulasi objek dengan cara yang dilakukan manusia,” tambahnya.
Sekarang tim telah mencapai tujuannya untuk mendemonstrasikan perakitan kursi IKEA, mereka bekerja dengan perusahaan untuk menerapkan manipulasi robot ini ke berbagai industri.
Tim ini sekarang bekerja untuk menyebarkan robot untuk melakukan ikatan kaca yang dapat berguna dalam industri otomotif, dan mengebor lubang di komponen logam untuk industri manufaktur pesawat terbang. Biaya diharapkan tidak menjadi masalah karena semua komponen di pengaturan robot dapat dibeli secara mudah.
