Используя технологии 3D-сканирования, немецкие исследователи разработали ARMAR-III, робота, который изучает и понимает окружение, захватывая и распознавая трехмерные модели.

Особенности «обучения» андроида

Имея банку нарезанных помидоров, майоран, равиоли и квашеную капусту, гуманоидная машина способна приготовить настоящий ужин. В настоящее время ARMAR-III открывает и закрывает посудомоечную машину или даже готовит простую еду. Пока ему требуется 15 часов, чтобы создать блюдо из макарон, но исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) работают над усовершенствованием инновации. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы создать персонализированную систему человекоподобных роботов, работающих в тандеме с людьми.

Создание андроидов с искусственным интеллектом, которые взаимодействуют с человеком и помогают ему надежным и безопасным образом – это революционный подход. Робот должен понимать, что он чувствует и что делает. Главная задача разработчиков – начать общаться с машиной посредством речи и жестов, в конечном итоге увеличивая когнитивные способности аппарата, чтобы он мог учиться новым вещам и выживать в человеческой среде.

Команда ученых обучает АРМАР-III понимать свое окружение, распознавая и хватая объекты, что требует от робота правильного 3D-моделирования данных. Машина может найти и поднять короб с картофельным пюре среди множества подобных объектов, потому что робот научился взаимодействовать с этой конкретной коробкой. Вес, цвет и содержимое каждого предмета уникальны для всей продукции, смоделированной в лабораторной кухне ARMAR.

Технология обработки данных 3D-сканирования

Ранее исследовательская группа KIT использовала программное обеспечение с открытым исходным кодом, поставляемое с 3D-сканером. Параметры оказались слишком примитивными и плохо интегрировались в единый рабочий процесс, что создавало сложности с 3D-моделированием.

В начале 2008 года во время поиска программного обеспечения для обработки материалов сканирования в рамках другого проекта, ученые обратили внимание на возможности Geomagic Design X.

Программное обеспечение предоставляет возможность создавать виртуальные модели физических объектов. Данный софт позволяет контролировать габариты и технические характеристики предметов. Продукт предлагает широкий выбор функций – начиная с обработки данных, поступивших с 3Д-сканера, до построения макета для дальнейшего реверс-инжиниринга. ПО предназначено для:

• оптимизации данных 3D-сканирования;
• анализа качества и размеров отсканированного предмета;
• проектирования элементов с высокими критериями по прилеганию поверхностей;
• составления статистики и архивирования информации.

Комплексное решение Design X помогает воссоздать историю построения CAD-детали в любых системах автоматизированного проектирования. Софт укомплектован разнообразными алгоритмами обработки сведений и обладает понятным, удобным интерфейсом.

3D Systems Geomagic – самое полное программное обеспечение для реверс-инжиниринга, объединяющее возможности обработки материалов сканирования, создания редактируемых объектов с подетальным построением. Design X позволяет сократить путь от идеи до окончательного продукта.

Использование возможностей ПО

Команда KIT создала Центр моделирования объектов, снабженный 3D-сканером Konica Minolta, поворотным столом и парой подвижных камер Marlin для полного сканирования реальных объектов и объединения выходных данных в одно текстурированное 3D-изображение. Ученые создали среду, в которой АРМАР-III учится и живет. Были смоделированы 119 предметов с хорошим разрешением, доступном для распознавания роботом. Все они сохранены в веб-базе данных Kit Object Models для публичного использования. Эти высококачественные образцы позволяют планировать зацеп – андроид вычисляет точки и механизм безопасного захвата без участия человека.

3D Systems снабжает разработчиков 3D-приложений мощными инструментами, которые легко интегрируются в существующее программное обеспечение, чтобы те могли сосредоточиться на предоставлении решений мирового класса для 3D-сканирования.

«Семейство» гуманоидных роботов ARMAR находится в разработке с 2000 года. Каждое поколение получало больше степеней свободы, мобильности, сенсорных возможностей среди аналогов европейского дизайна. Тем не менее ARMAR-III в настоящее время все еще находится на автономной мобильной колесной платформе. Планируется, что АРМАР-IV будет иметь ноги и научится ходить. Сейчас робот ограничен в ловкости, но следующая модель сможет подниматься по ступеням и оказывать большую помощь людям.