Chystá se revoluce v kuchyni: Roboti v akci

Domácí roboti by mohli lidem výrazně usnadnit život tím, že by se podíleli na širokém spektru domácích prací, od praní a žehlení přes mytí podlahy až po vaření a údržbu zeleně. I přesto, že celá řada odborníků v oblasti robotiky a počítačových vědců se v posledních letech snažila vylepšit dovednosti domácích robotů, mnoho z nich stále stále není schopno řešit složitější a kreativnější úkoly, jako je společné vaření po boku lidí. To se však brzy může změnit.

V nedávné době výzkumníci z Cornellovy univerzity ve městě Ithaca představili MOSAIC, modulární strukturu, která robotům umožňuje provádět komplexní domácí úkoly, zahrnující úzkou interakci s lidmi, včetně interaktivního vaření. Tento systém, prezentovaný v článku publikovaném na předtiskovém serveru arXiv, prošel řadou reálných experimentů, které prokázaly jeho schopnost pomáhat lidem s přípravou různých pokrmů.

Systém navržený výzkumníky je modulární, což znamená, že se skládá z různých softwarových modulů a modelů AI, z nichž každý řeší jiné aspekty úkolu. K dispozici je například interaktivní plánovač úloh, architektura pro identifikaci objektů a plánování pohybů robotů nebo model pro predikci pohybu osob.

„Mosaic úzce spolupracuje s lidmi, komunikuje s uživatelem prostřednictvím přirozeného jazyka, koordinuje více robotů a spravuje otevřený slovník každodenních předmětů,“ vysvětluje základní princip systému Huaxiaoye Wang, jeden ze členů výzkumného týmu.

Jádrem interaktivních schopností systému MOSAIC je plánovač úkolů, který využívá pokročilé jazykové modely (LLM) pro efektivní komunikaci. Tento plánovač není jen schopen porozumět uživatelům a komunikovat s nimi přirozeným jazykem, ale také inteligentně přiděluje a spravuje úkoly mezi roboty a lidmi. Jeho flexibilita mu umožňuje adaptovat se na změny během procesu vaření a rychle se jim přizpůsobovat, což jej činí v kuchyni nepostradatelným pomocníkem.

Modul zrakově-motorických dovedností propůjčuje robotu schopnost rozpoznávat předměty, uchopovat je a manipulovat s nimi. Využívá modely vizuálního jazyka (Vision Language Models) ke spolehlivé identifikaci objektů a upevňování znalostí při provádění akcí, což zajišťuje, že MOSAIC dokáže s robotickou přesností zvládat širokou škálu kuchařských úkonů.

Když vědci systém vyvíjeli, uvědomovali si, jak důležité jsou při interakci mezi člověkem a robotem bezpečnost a vzájemný soulad. Díky modulu předvídání lidského pohybu je MOSAIC schopen předvídat, jak se lidé budou pohybovat, a přizpůsobit se jim tak, aby nedocházelo k nechtěným srážkám nebo překážkám. Tato schopnost jednak zajišťuje bezpečnou interakci, ale také umožňuje robotům lépe spolupracovat s lidmi a šikovněji se začlenit do jejich pracovního prostředí. Spolupráce mezi člověkem a robotem tak může být nejen spolehlivá, ale také plynulá a efektivní, což přináší výhody v různých oblastech lidské činnosti.

Vědci otestovali výkon systému v 60 experimentech, přičemž využili dva různé robotické systémy: mobilní manipulátor Stretch Robot RE1 a stolní manipulátor Franka Emilka Research. Během těchto testů oba roboti úzce spolupracovali s lidmi při přípravě šesti relativně jednoduchých receptů, zahrnujících dva druhy salátu, tři druhy polévky a tuňákový sendvič.

Vědci pečlivě prověřili jednotlivé moduly prostřednictvím 180 situací vizuomotorického vychystávání, 60 situací predikce lidského pohybu a 46 online uživatelských hodnocení plánovače úkolů.

Výsledky ukazují, že MOSAIC úspěšně spolupracuje s lidmi, což potvrzuje testování systému v reálném prostředí s lidskými uživateli. Systém dokončil 68,3 procent (41 z 60) společné přípravy šesti různých jídel s úspěšností 91,6 % při plnění jednotlivých úkolů.

V interaktivních kuchařských experimentech, které vědci provedli, si MOSAIC vedl nadmíru dobře. Dokázal úspěšně dokončit přibližně dvě třetiny připravovaných receptů v kooperaci s lidmi. Tento úspěch může být inspirací pro další výzkumné studie, a přispět tak k rozvoji asistenčních robotických systémů určených pro domácí použití.

V budoucnu hodlají vědci vylepšit stávající systém, aby zvýšili jeho výkon jak při společném vaření, tak v dalších interaktivních úlohách. V současné době MOSAIC úspěšně zvládá jednoduché ruční úkoly, jako je zvedání a přemísťování objektů, ale dosud nebyl podroben zkoušce z náročnějších úkolů. Podle vědců lze dosavadní omezení překonat, a posunout tak celý systém na vyšší level.

„Rozšíření na složitější úkoly, jako je krájení, vyvalování těsta a roztírání, představuje větší výzvu,“ uvádějí autoři ve svém článku. „Zatímco jsme systematicky testovali náš systém na různých receptech, naše experimenty se omezovaly na jedno kuchyňské prostředí. Budoucí výzkum se pokusí zhodnotit, do jaké míry může náš systém být obecně použitelný v různorodějších kuchyňských prostředích.“

S pokračujícím vývojem technologií lze očekávat, že budoucnost domácích robotů bude ještě zajímavější a užitečnější pro každodenní život lidí.

Zdroj: Tech Xplore

Odkaz na studii: Huaxiaoyue Wang a kol. MOSAIC: Modulární systém pro asistenční a interaktivní vaření, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.18796