Dando melhores movimentos aos robôs: combinando designs exclusivos de garras com IA e visão de máquina

MIT A RightHand Robotics, fundada por ex-alunos, desenvolveu robôs de coleta que são mais confiáveis ​​e adaptáveis ​​em ambientes de armazém.

Para a maioria das pessoas, a tarefa de identificar um objeto, pegá-lo e colocá-lo em outro lugar é trivial. Para robôs, é necessário o que há de mais moderno em inteligência de máquina e manipulação robótica.

Isso é o que a RightHand Robotics, spin-off do MIT, incorporou em seus sistemas robóticos de coleta de peças, que combinam designs exclusivos de garras com inteligência artificial e visão de máquina para ajudar as empresas a classificar produtos e receber pedidos.

“Se você compra algo na loja, você empurra o carrinho pelo corredor e escolhe você mesmo. Quando você faz um pedido on-line, há uma operação equivalente dentro de um centro de distribuição”, afirma Lael Odhner '04, SM '06, PhD '09, cofundador da RightHand Robotics. “O varejista normalmente precisa coletar itens únicos, passá-los por um scanner e colocá-los em uma classificadora ou esteira transportadora para concluir o pedido. Parece fácil até você imaginar dezenas de milhares de pedidos por dia e mais de 100.000 produtos exclusivos armazenados em uma instalação do tamanho de 10 ou 20 campos de futebol, com o tempo de expectativa de entrega correndo.”

A RightHand Robotics está ajudando as empresas a responder a duas grandes tendências que transformaram as operações de varejo. Uma delas é a explosão do comércio eletrônico, que só se acelerou durante o COVID 19 pandemia. A outra é uma mudança para o atendimento de estoque just-in-time, em que farmácias, supermercados e empresas de vestuário reabastecem itens com base no que foi comprado naquele dia ou semana para melhorar a eficiência.

“Podemos fornecer às pessoas insights sobre seu estoque, insights sobre como eles estão armazenando seu estoque, como estão estruturando tarefas tanto antes quanto depois de qualquer separação que estamos fazendo”, diz Odhner. Crédito: Cortesia dos pesquisadores

A frota de robôs também coleta dados que ajudam a RightHand Robotics a melhorar seu sistema ao longo do tempo e permitem que ela aprenda novas habilidades, como um posicionamento mais suave ou preciso. Os dados de processo e desempenho são alimentados no software de gerenciamento de frota da empresa, o que pode ajudar os clientes a entender como seu estoque se move no armazém e identificar gargalos ou problemas de qualidade.

“A ideia é que, em vez de olhar apenas para o desempenho de uma única operação, as empresas de comércio eletrónico possam modificar ou rever o fluxo operacional em todo o armazém”, diz Odhner. “O objetivo é eliminar a variabilidade o mais possível a montante, tornando o processo mais simples e ágil.”

Empurrando o limite

Odhner concluiu seu doutorado no laboratório de Harry Asada, professor de engenharia da Ford no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, que, segundo Odhner, incentivou os alunos a desenvolver uma ampla familiaridade com a pesquisa robótica. Os colegas também frequentemente compartilhavam seus trabalhos em seminários, dando a Odhner uma visão abrangente da área.

“Asada é um pesquisador de robótica muito conhecido, e seus primeiros trabalhos, bem como os projetos em que trabalhei com ele, são fundamentais para o que estamos fazendo na RightHand Robotics”, diz Odhner.

Em 2009, Odhner fez parte do time vencedor do DARPA Desafio Autônomo de Robótica e Manipulação. Muitas das equipes concorrentes tinham conexões com o MIT, e todo o programa acabou sendo administrado pelo ex-professor associado do MIT, Gill Pratt. Depois de chegar às semifinais da competição MIT 100K em 2013 como “Manus Robotics”, a equipe foi apresentada a Mick Mountz '87, fundador da Kiva Systems (posteriormente adquirida pela Amazon), que incentivou a equipe a analisar aplicações na cadeia de suprimentos e logística.

Hoje, uma quantidade significativa de funcionários e lideranças da RightHand Robotics vem do MIT. Os pesquisadores do MIT também foram responsáveis ​​por muitos dos primeiros clientes, comprando componentes que a equipe de Odhner inventou durante o programa DARPA.

“Geralmente, estivemos tão próximos do MIT que é difícil evitar voltar para lá”, diz Odhner. “É uma espécie de família. Você nunca sai do MIT.”

No centro da solução RightHand Robotics está a ideia de usar visão mecânica e garras inteligentes para tornar os robôs de coleta de peças mais adaptáveis. A combinação também limita a quantidade de treinamento necessária para operar os robôs, equipando cada máquina com o que a empresa equivale à coordenação olho-mão.

“A parte técnica do que fazemos é olhar para uma apresentação não estruturada de bens de consumo e compreender semanticamente o que está lá dentro”, diz Odhner.

A RightHand Robotics também utiliza uma ferramenta de ponta de braço que combina sucção com novos dedos subatuados, o que Odhner diz que dá aos robôs mais flexibilidade do que robôs que dependem apenas de ventosas ou simples pinças.

“Às vezes é realmente útil ter graus passivos de liberdade em sua mão, movimentos passivos que ela pode fazer e não pode controlar ativamente”, diz Odhner sobre os robôs. “Muitas vezes isso simplifica a tarefa de controle. Eles evitam que os problemas sejam excessivamente restritos e os tornam tratáveis ​​para serem executados por meio de um algoritmo de planejamento de movimento.”

Os dados coletados pelos robôs também são usados ​​para melhorar a confiabilidade ao longo do tempo e esclarecer as operações do armazém para os clientes.

“Podemos fornecer às pessoas insights sobre seu estoque, insights sobre como eles estão armazenando seu estoque, como estão estruturando tarefas tanto antes quanto depois de qualquer separação que estamos fazendo”, diz Odhner. “Temos uma visão muito boa sobre o que pode ser uma fonte de problemas futuros e podemos transmitir isso aos clientes.”

Odhner observa que o atendimento em armazéns poderia se tornar um setor muito maior se o rendimento fosse melhorado.

“À medida que os consumidores valorizam cada vez mais a opção de fazer compras online, cada vez mais artigos precisam de ser colocados num número crescente de carrinhos “virtuais”. A disponibilidade de pessoas próximas aos centros de atendimento de pedidos tende a ser um fator limitante para o crescimento do comércio eletrônico. Tudo isso é realmente indicativo de uma enorme ineficiência económica, e é essencialmente isso que estamos a tentar resolver”, diz Odhner. “Estamos realizando as tarefas menos envolventes no armazém — coisas como a indução do classificador, onde você apenas seleciona, digitaliza e coloca algo em uma esteira o dia todo — e estamos trabalhando para automatizar essas tarefas até o ponto em que você pode levar seu pessoal e direcioná-lo para coisas que serão sentidas mais diretamente pelo cliente.

Odhner também afirma que centros de distribuição mais automatizados oferecem medidas melhoradas para proteger a saúde e a segurança dos trabalhadores, tais como estações ergonómicas onde as mercadorias são entregues aos trabalhadores para tarefas especializadas e maior distanciamento social. Em vez de reduzir o número de pessoas empregadas num armazém, ele diz: “Em última análise, o que queremos é um sistema com pessoas que trabalhem em funções como controlo de qualidade, supervisionando os robôs”.

Robôs facilitados

Este ano, a empresa está lançando a terceira versão de seu robô de coleta, que vem com integração padronizada e recursos de segurança, na tentativa de facilitar a implantação de robôs de coleta de peças para os operadores de armazém.

“As pessoas podem não compreender necessariamente a enormidade do nosso progresso na produção deste sistema autónomo, em termos de facilidade de integração, configuração, segurança e fiabilidade, mas é enorme porque significa que os nossos sistemas robóticos podem ser enviados diretamente para todo o mundo. e comece a trabalhar com personalização mínima”, diz Odhner. “Não há razão para que isto não possa simplesmente vir numa caixa ou numa palete e ser montado por qualquer pessoa. Essa é a nossa grande visão.”