Naděje pro automatické třídění odpadů?

Právě na ní se zaměřili výzkumníci Massachusettského technologického institutu (MIT) a Yale University, a vyvinuli robotický systém, jež dokáže rozlišovat, zda jde o papír, kov nebo plast, a odpad podle toho vytřídit.

V současné době nejsou recyklační centra příliš automatizovaná, jejich hlavní vybavení zahrnuje optické třídiče (používají různé vlnové délky světla k rozlišení mezi plasty), magnetické třídiče (oddělují výrobky ze železa a oceli) a třídiče hliníku (používají vířivé proudy k odstranění nemagnetických kovů). Je totiž poměrně těžké vyvíjet stroje, schopné rozlišovat mezi papírem, plastem a kovem, což pro člověka nepředstavuje žádný problém. Když vezmeme nějaký předmět, můžeme i se zavřenýma očima okamžitě poznat mnoho z jeho vlastností. Takovéto schopnosti je ale těžké naprogramovat pro roboty.

Nový systém nazvaný RoCycle obsahuje měkkou teflonovou ruku, která využívá dotykové senzory k detekci velikosti a tuhosti objektu. Systém je kompatibilní s jakýmkoliv robotickým ramenem, a ve stacionární verzi vykázal 85% přesnost při detekci materiálů, a na simulovaném dopravním pásu 63 %. Jeho nejčastější chybou byla identifikace plechovek pokrytých papírem jako papíru, což ovšem výzkumníci chtějí vyřešit přidáním dalších senzorů podél kontaktního povrchu.

„Samotné počítačové vidění neumožňuje vyřešit problém, jak dát strojům lidské vnímání, takže klíčová je schopnost používat hmatový vstup. Senzorická kůže robota poskytuje haptickou zpětnou vazbu, umožňující rozlišovat mezi širokou škálou objektů, od tuhých po zašpiněné,“ říká profesorka Daniela Rusová z MIT s tím, že dokáže překonat limity třídění založené na obrazu. Může spolehlivě rozlišovat mezi dvěma vizuálně podobnými poháry Starbucks – papírovým a plastovým – což by pro běžný systém strojového vidění představovalo problém.

Výzkumníci použili motoricky poháněnou robotickou ruku vyrobenou z relativně nového materiálu zvaného auxetika. Zatímco většina materiálů se při natahování zužuje, auxetika se naopak rozšíří. Vědci vytvořili auxetiku, která se při řezu otočí buď doleva nebo doprava. Kombinace „levotočivého“ a „pravotočivého“ prvku pro každý ze dvou velkých prstů robotického uchopovače z nich dělá vzájemnou vazbu a rotuje proti sobě navzájem, to umožňuje dynamičtější pohyb (což vědci označují jako HSA – handet-shearing auxetics). Na rozdíl od měkkých robotů, jejichž fluidní přístup vyžaduje komprersory a vzduchová čerpadla, kombinuje HSA zkroucení s prodloužením, což umožňuje používat běžné motory. Navíc je ruka vysoce odolná. Byla více než dvacetkrát škrábnuta ostrým víkem a propíchnuta jehlou s minimálním poškozením konstrukce.

RoCycle je založen na sadě senzorů, které detekují poloměr objektu s až 30% přesností a rozlišují mezi „tvrdými“ a „měkkými“ objekty (s přesností až 78 %). Při práci využívá dva měkké prsty, s nimiž uchopí vybraný objekt a jemně ho zmáčkne. Použije senzor napětí k odhadu velikosti objektu a poté pomocí dvou senzorů tlaku určí sílu potřebnou k jeho uchopení. Tyto metriky spolu s údaji o velikosti a tuhosti objektů různých typů materiálů jsou tím, co umožňuje uchopovači zjistit, z čeho je objekt vyroben. A protože taktilní snímače jsou také vodivé, mohou podle změn elektrického signálu detekovat i kov.

Jako další krok plánují výzkumníci upravit systém tak, aby kombinoval hmatová data s reálným videozáznamem z kamer robota, což by umožnilo zlepšit jeho přesnost a lépe rozlišovat různé druhy materiálů.

Foto: MIT/Jason Dorfman