Il robot che mette a posto le tazze

Nei primi mesi di vita impariamo che una tazza, sebbene possa essere di varie forme e colori, è un oggetto che può contenere liquidi, che ha un manico da cui può essere afferrato e che è diverso da un piatto o da un bicchiere. Insegnare la stessa cosa a un robot, per esempio per programmarlo in modo che sappia caricare la lavatrice e collocare ogni stoviglia al meglio, può essere molto complicato. Ma un gruppo di ricerca del Cornell’s Personal Robotics Laboratory sembra esserci riuscito. Il gioiello di robotica è un braccio automatico che impara a riconoscere utensili diversi e maneggiarli in base a dove e come dovrà posarli. Il risultato è stato presentato in uno degli incontri della 2011 Robotics: Science and Systems Conference che ha avuto luogo alla University of Southern California.

Il problema principale, secondo i ricercatori del team, non era tanto insegnare al robot a riconoscere e afferrare oggetti: con il giusto programma e un “addestramento” adeguato, infatti, un computer può, dopo aver osservato una vasta gamma di stoviglie dello stesso tipo (come piatti, bicchieri o posate), imparare a ricercare le loro stesse caratteristiche in tutti gli utensili che gli vengono messi davanti, discernendo gli uni dagli altri.

Il problema viene dopo, quando si deve insegnare a posare gli oggetti. Il braccio meccanico, infatti, deve essere in grado di riconoscere, tra tutte le cose che ha intorno, quali sono la lavatrice o lo scolapiatti dove le stoviglie devono essere sistemate. E, ancor più difficile, sapere come utilizzare l’uncino al quale appendere le tazze o la mensola portabicchieri in cui i calici vanno infilati a testa in giù.

La soluzione trovata dagli scienziati è stata quella di montare sul braccio meccanico una telecamera 3D, in modo che l’androide potesse osservare lo spazio circostante e riconoscere le zone dove posare gli oggetti, compresi eventuali supporti verticali dove agganciare alcuni tipi di stoviglie. Il braccio meccanico, infatti – come si vede in un video rilasciato dagli informatici – può essere programmato in modo da saper collocare correttamente ogni oggetto in base al supporto: l’automa impara così che un piatto va posato orizzontalmente sul piano del lavandino, ma che è preferibile metterlo in verticale nella lavastoviglie. Dopo il training, secondo gli scienziati, i robot collocano correttamente il 98% degli utensili se si trovano in ambienti a loro familiari, un po’ meno (il 95%) quando vengono spostati in luoghi del tutto nuovi.

Per far sì che i computer potessero distinguere gli elettrodomestici dalle dispense i ricercatori hanno dovuto lavorare parecchio, preparando per loro un vero e proprio addestramento. Gli scienziati infatti hanno mostrato agli androidi le immagini di 24 uffici e 28 case nelle quali oggetti diversi erano stati etichettati. Gli informatici hanno però usato un piccolo accorgimento: hanno programmato i computer in modo che controllassero non solo ogni utensile nella stanza, ma anche dove questo fosse posizionato rispetto agli altri. “La novità del nostro lavoro – ha detto Ashutosh Saxena, ricercatore in Informatica nei laboratori della Cornell University a capo del team – è che abbiamo insegnato ai robot a contestualizzare gli oggetti che vedono. Per gli automi, infatti, potrebbe essere più semplice identificare la tastiera del computer se gli viene insegnato prima a cercare il monitor, molto più grande, e poi a sfruttare una semplice informazione: in tutti gli uffici da loro osservati la tastiera si trovava proprio al di sotto dello schermo”.

Secondo i ricercatori con un addestramento più lungo le prestazioni di questi androidi potrebbero essere ancora migliorate, anche se chiaramente le loro capacità di comprensione sono molto lontane da quelle umane. “Sarei veramente entusiasta se riuscissimo anche solo a costruire un robot capace di comportarsi come un bimbo di sei mesi, invece che come un adulto” ha confessato infatti Saxena.

Riferimento: http://pr.cs.cornell.edu/sceneunderstanding/