I fodau dynol, mae dod o hyd i waled coll wedi'i chladdu o dan bentwr o eitemau yn eithaf syml -- rydym yn syml yn tynnu pethau o'r pentwr nes i ni ddod o hyd i'r waled. Ond ar gyfer robot, mae'r dasg hon yn cynnwys rhesymu cymhleth am y pentwr a'r gwrthrychau sydd ynddo, sy'n cyflwyno her serth.
Yn flaenorol, dangosodd ymchwilwyr MIT fraich robotig sy'n cyfuno gwybodaeth weledol a signalau amledd radio (RF) i ddod o hyd i wrthrychau cudd a gafodd eu tagio â thagiau RFID (sy'n adlewyrchu signalau a anfonwyd gan antena). Gan adeiladu ar y gwaith hwnnw, maent bellach wedi datblygu system newydd a all adfer yn effeithlon unrhyw wrthrych a gladdwyd mewn pentwr. Cyn belled â bod gan rai eitemau yn y pentwr dagiau RFID, nid oes angen tagio'r eitem darged er mwyn i'r system ei adennill.
Mae'r algorithmau y tu ôl i'r system, a elwir yn FuseBot, yn rheswm am leoliad a chyfeiriadedd tebygol gwrthrychau o dan y pentwr. Yna mae FuseBot yn dod o hyd i'r ffordd fwyaf effeithlon o gael gwared ar wrthrychau sy'n rhwystro a thynnu'r eitem darged. Roedd y rhesymu hwn yn galluogi FuseBot i ddod o hyd i fwy o eitemau cudd na system roboteg o'r radd flaenaf, mewn hanner yr amser.
Gallai'r cyflymder hwn fod yn arbennig o ddefnyddiol mewn warws e-fasnach. Gallai robot sydd â’r dasg o brosesu dychweliadau ddod o hyd i eitemau mewn pentwr heb eu didoli yn fwy effeithlon gyda’r system FuseBot, meddai’r uwch awdur Fadel Adib, athro cyswllt yn yr Adran Peirianneg Drydanol a Chyfrifiadureg a chyfarwyddwr grŵp Signal Kinetics yn y Media Lab.
"Yr hyn y mae'r papur hwn yn ei ddangos, am y tro cyntaf, yw bod presenoldeb eitem â thag RFID yn unig yn yr amgylchedd yn ei gwneud hi'n llawer haws i chi gyflawni tasgau eraill mewn modd mwy effeithlon. Roeddem yn gallu gwneud hyn oherwydd i ni ychwanegu rhesymu amlfodd i'r system -- Gall FuseBot resymu am weledigaeth ac RF i ddeall pentwr o eitemau," ychwanega Adib.
Yn ymuno ag Adib ar y papur mae cynorthwywyr ymchwil Tara Boroushaki, sef y prif awdur; Laura Dodds; a Naeem Natsaidd. Cyflwynir yr ymchwil yn y gynhadledd Roboteg: Gwyddoniaeth a Systemau.
Targedu tagiau
Mae adroddiad marchnad diweddar yn nodi bod mwy na 90 y cant o fanwerthwyr yr Unol Daleithiau bellach yn defnyddio tagiau RFID, ond nid yw'r dechnoleg yn gyffredinol, gan arwain at sefyllfaoedd lle mai dim ond rhai gwrthrychau o fewn pentyrrau sy'n cael eu tagio.
Ysbrydolodd y broblem hon ymchwil y grŵp.
Gyda FuseBot, mae braich robotig yn defnyddio camera fideo ynghlwm ac antena RF i adfer eitem darged heb ei thagio o bentwr cymysg. Mae'r system yn sganio'r pentwr gyda'i gamera i greu model 3D o'r amgylchedd. Ar yr un pryd, mae'n anfon signalau o'i antena i leoli tagiau RFID. Gall y tonnau radio hyn basio trwy'r rhan fwyaf o arwynebau solet, felly gall y robot "weld" yn ddwfn i'r pentwr. Gan nad yw'r eitem darged wedi'i thagio, mae FuseBot yn gwybod na ellir lleoli'r eitem yn yr un man yn union â thag RFID.
Mae algorithmau yn asio'r wybodaeth hon i ddiweddaru'r model 3D o'r amgylchedd ac amlygu lleoliadau posibl yr eitem darged; mae'r robot yn gwybod ei faint a'i siâp. Yna mae'r system yn rhesymau am y gwrthrychau yn y pentwr a lleoliadau tagiau RFID i benderfynu pa eitem i'w dynnu, gyda'r nod o ddod o hyd i'r eitem darged gyda'r symudiadau lleiaf.
Roedd yn heriol ymgorffori'r rhesymu hwn yn y system, meddai Boroushaki.
Mae'r robot yn ansicr sut mae gwrthrychau'n cael eu cyfeirio o dan y pentwr, neu sut y gallai eitem squishy gael ei hanffurfio gan eitemau trymach yn pwyso arno. Mae'n goresgyn yr her hon gyda rhesymu tebygol, gan ddefnyddio'r hyn y mae'n ei wybod am faint a siâp gwrthrych a'i leoliad tag RFID i fodelu'r gofod 3D y mae gwrthrych yn debygol o'i feddiannu.
Gan ei fod yn cael gwared ar eitemau, mae hefyd yn defnyddio rhesymu i benderfynu pa eitem fyddai "orau" i'w thynnu nesaf.
"Os byddaf yn rhoi pentwr o eitemau i fodau dynol i'w chwilio, byddant yn fwyaf tebygol o gael gwared ar yr eitem fwyaf yn gyntaf i weld beth sydd oddi tano. Mae'r hyn y mae'r robot yn ei wneud yn debyg, ond mae hefyd yn ymgorffori gwybodaeth RFID i wneud penderfyniad mwy gwybodus. Mae'n yn gofyn, 'Faint yn fwy y bydd yn ei ddeall am y pentwr hwn os bydd yn tynnu'r eitem hon o'r wyneb?'” Dywed Boroushaki.
Ar ôl iddo dynnu gwrthrych, mae'r robot yn sganio'r pentwr eto ac yn defnyddio gwybodaeth newydd i wneud y gorau o'i strategaeth.
Canlyniadau adalw
Rhoddodd y rhesymu hwn, yn ogystal â'i ddefnydd o signalau RF, fantais i FuseBot dros system o'r radd flaenaf a oedd yn defnyddio gweledigaeth yn unig. Cynhaliodd y tîm fwy na 180 o dreialon arbrofol gan ddefnyddio breichiau robotig go iawn a phentyrrau gydag eitemau cartref, fel cyflenwadau swyddfa, anifeiliaid wedi'u stwffio, a dillad. Roeddent yn amrywio maint pentyrrau a nifer yr eitemau wedi'u tagio gan RFID ym mhob pentwr.
Tynnodd FuseBot yr eitem darged yn llwyddiannus 95 y cant o'r amser, o'i gymharu ag 84 y cant ar gyfer y system robotig arall. Cyflawnodd hyn gan ddefnyddio 40 y cant yn llai o symudiadau, a llwyddodd i leoli ac adalw eitemau wedi'u targedu fwy na dwywaith mor gyflym.
"Rydym yn gweld gwelliant mawr yn y gyfradd llwyddiant trwy ymgorffori'r wybodaeth RF hon. Roedd hefyd yn gyffrous gweld ein bod yn gallu cyfateb perfformiad ein system flaenorol, a rhagori arno mewn senarios lle nad oedd gan yr eitem darged RFID tag," meddai Dodds.
Gellid cymhwyso FuseBot mewn amrywiaeth o leoliadau oherwydd gellir gweithredu'r feddalwedd sy'n perfformio ei resymu cymhleth ar unrhyw gyfrifiadur -- y cyfan sydd ei angen arno yw cyfathrebu â braich robotig sydd â chamera ac antena, ychwanega Boroushaki.
Yn y dyfodol agos, mae'r ymchwilwyr yn bwriadu ymgorffori modelau mwy cymhleth yn FuseBot fel ei fod yn perfformio'n well ar wrthrychau anffurfadwy. Y tu hwnt i hynny, mae ganddyn nhw ddiddordeb mewn archwilio gwahanol driniaethau, fel braich robotig sy'n gwthio eitemau allan o'r ffordd. Gellid defnyddio iteriadau'r system yn y dyfodol hefyd gyda robot symudol sy'n chwilio pentyrrau lluosog am wrthrychau coll.
Ariannwyd y gwaith hwn, yn rhannol, gan y Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol, Cymrodoriaeth Ymchwil Sloan, NTT DATA, Toppan, Toppan Forms, a Labordy Cyfryngau MIT.