DEX-Mouse: A Low-cost Portable and Universal Interface with Force Feedback for Data Collection of Dexterous Robotic Hands
यह शोध पत्र DEX-Mouse को प्रस्तुत करता है, जो एक कम लागत वाला, पोर्टेबल और कैलिब्रेशन-मुक्त टेलीऑपरेशन इंटरफ़ेस है जिसमें फोर्स फीडबैक है, जो ऑपरेटरों को अपने अग्रबाहुओं (forearms) पर सीधे कुशल रोबोटिक हाथों को माउंट करने में सक्षम बनाता है, जिससे विविध हेरफेर कार्यों के लिए उच्च कार्य पूर्णता दर, कम कार्यभार और ऑपरेटर-स्वतंत्र डेटा संग्रह प्राप्त होता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए कि आप एक रोबोटिक हाथ को जटिल कार्य करना सिखाना चाहते हैं, जैसे कि एक नाजुक अंडे को उठाना, कील ठोकने के लिए हथौड़ा चलाना, या सुई में धागा डालना। ऐसा करने के लिए, आपको पहले रोबोट को यह करके दिखाना होगा। इसे "डेमोंस्ट्रेशन" (प्रदर्शन) कहा जाता है।
समस्या यह है कि एक रोबोट हाथ को सिखाना वर्तमान में एक वीडियो गेम कंट्रोलर का उपयोग करके कुत्ते को पियानो बजाना सिखाने जैसा है। यह महंगा, बोझिल और अक्सर इसमें एक ऐसे भारी, विशेष रूप से आपके हाथ के आकार के लिए बनाए गए दस्ताने की आवश्यकता होती है जिसे आपके हाथ के लिए कैलिब्रेट (सटीक रूप से सेट) करना पड़ता है। यदि आप रोबोट को प्रशिक्षित करने के लिए हजारों उदाहरण एकत्र करना चाहते हैं, तो आपको एक ऐसे सिस्टम की आवश्यकता है जो सस्ता हो, पोर्टेबल हो और किसी के लिए भी, कहीं भी काम कर सके।
पेश है DEX-Mouse।
रोबोटिक हाथों के लिए "जादुвई माउस"
DEX-Mouse को एक हाई-टेक दस्ताने के रूप में नहीं, बल्कि एक सुपर-स्मार्ट, बल महसूस करने वाले कंप्यूटर माउस के रूप में सोचें जिसे आप अपने हाथ में पकड़ते हैं। इसकी कीमत लगभग $150 (लगभग एक अच्छे जूतों की जोड़ी की कीमत) है, यह पूरी तरह से ओपन-सोर्स है (कोई भी इसे बना सकता है), और इसके लिए जीरो कैलिब्रेशन की आवश्यकता है।
यहाँ बताया गया है कि यह कैसे काम करता है, सरल उपमाओं के साथ:
1. "यूनिवर्सल फिट" (किसी कस्टम दस्ताने की आवश्यकता नहीं)
अधिकांश रोबोट दस्ताने टेलर्ड सूट की तरह होते हैं; यदि आप एक खरीदते हैं, तो यह केवल एक व्यक्ति पर ही बिल्कुल सही बैठता है। यदि कोई दूसरा व्यक्ति इसे पहनता है, तो यह बहुत तंग या बहुत ढीला होता है, और आपको इसे एडजस्ट करना पड़ता है।
- DEX-Mouse एक स्ट्रेची, वन-साइज़-फिट्स-ऑल पजामे की तरह है। अपने चतुर डिज़ाइन के कारण, इसे इस बात से फर्क नहीं पड़ता कि आपका हाथ बड़ा है, छोटा है, पुरुष का है या महिला का। आप इसे बस बांध लेते हैं, और यह तुरंत काम करने लगता है। आपको अपनी उंगलियों की लंबाई के अनुसार सेंसर को सेट करने के लिए 20 मिनट खर्च करने की आवश्यकता नहीं है। यह "प्लग-एंड-प्ले" है।
2. "टेलीपोर्टर" (रोबोट को पहनना)
आमतौर पर, जब आप एक रोबोट को नियंत्रित करते हैं, तो आप एक डेस्क पर बैठकर जॉयस्टिक का उपयोग करते हैं, और रोबोट दूसरे कमरे में होता है। आपको अपने मस्तिष्क के आदेशों को रोबोट की गतिविधियों में अनुवाद करना पड़ता है, जो कार चलाते समय रियरव्यू मिरर में देखने की कोशिश करने जैसा है।
- DEX-Mouse एक "टेलीपोर्टर" दृष्टिकोण का उपयोग करता है। रोबोटिक हाथ भौतिक रूप से आपकी अपनी अग्रबाहु (forearm) से बंधा होता है। जब आप अपना हाथ हिलाते हैं, तो रोबोटिक हाथ आपकी त्वचा के ठीक बगल में आपके साथ चलता है।
- उपमा: कल्पना कीजिए कि आप अपनी बांह पर एक कठपुतली पहने हुए हैं। जब आप अपना हाथ हिलाते हैं, तो कठपुतली तुरंत हिलती है। क्योंकि रोबोट आपके ठीक पास है, आपके मस्तिष्क को यह समझने के लिए कोई मानसिक कसरत नहीं करनी पड़ती कि रोबोट कहाँ है। यह नियंत्रण को स्वाभाविक और सहज बनाता है।
3. "फोर्स फीडबैक" (अदृश्य दीवार)
रोबोट को नियंत्रित करने का सबसे कठिन हिस्सा यह जानना है कि आप कितनी जोर से धक्का दे रहे हैं। यदि आप बहुत जोर से धक्का देते हैं, तो आप वस्तु को कुचल सकते हैं। यदि आप बहुत धीरे धक्का देते हैं, तो वह फिसल सकती है।
- DEX-Mouse में "हैप्टिक घोस्ट्स" (स्पर्श संबंधी भूत) होते हैं। जब रोबकी हाथ किसी वस्तु पर बंद होने की कोशिश करता है, तो उपकरण आपकी उंगलियों पर प्रतिरोध पैदा करता है।
- उपमा: यह एक ऐसे कमरे में चलने जैसा है जहाँ अदृश्य दीवारें ठीक वहीं दिखाई देती हैं जहाँ रोबोट की उंगलियां किसी वस्तु से टकराएंगी। आप उसे छूने से पहले ही उस "दीवार" को महसूस कर सकते हैं। यह आपको महंगे सेंसरों की आवश्यकता के बिना बल को पूरी तरह से नियंत्रित करने में मदद करता है।
यह सब कुछ कैसे बदल देता है
शोधकर्ताओं ने महंगे, हाई-एंड दस्तानों (जिनकी कीमत हजारों डॉलर है) के मुकाबले इसका परीक्षण किया और पाया कि:
- यह बेहतर काम करता है: DEX-Mouse का उपयोग करने वाले लोग "पेग-इन-होल" (कील डालने जैसा) जैसे कार्य अधिक सफलतापूर्वक पूरे करते हैं क्योंकि रोबोट उनके हाथ के ठीक बगल में था, न कि दूसरे कमरे में।
- यह कम थकाऊ है: क्योंकि रोबोट हाथ से जुड़ा हुआ है और नियंत्रण सहज है, इसलिए उपयोगकर्ताओं ने कम मानसिक और शारीरिक तनाव महसूस किया।
- यह सस्ता है: आप एक महंगे दस्ताने की कीमत में इन पूरे लैबों को बना सकते हैं।
निष्कर्ष
DEX-Mouse रोबोट को कुशल बनाने की जटिल, महंगी और झंझट भरी प्रक्रिया को कंप्यूटर माउस का उपयोग करने जितना सरल बनाने जैसा है।
इंटरफ़ेस को सस्ता, पोर्टेबल और सार्वभौमिक बनाकर, लेखक रोबोटिक्स अनुसंधान का लोकतंत्रीकरण करने की आशा करते हैं। केवल कुछ अमीर लैब्स के पास डेटा एकत्र करने के उपकरण होने के बजाय, अब किसी के पास भी एक बैकपैक और लैपटॉप हो, तो वह रोबोट को जटिल, वास्तविक दुनिया के कार्य करना सिखाना शुरू कर सकता है। यह एक छोटा, सस्ता उपकरण है जो रोबोट को खाना पकाने से लेकर कार ठीक करने तक सब कुछ सीखने में मदद कर सकता है।
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