A Rubik-kocka megoldása olyan kihívás, amellyel sokan először gyermekkorunkban próbálkoznak. Csak kevesen jutnak el a megtévesztően trükkös rejtvény elsajátításáig, míg a többiek teljesen tanácstalanok maradnak a rejtvény előtt.
A robotok számára viszont a Rubik-kocka megoldása abszolút gyerekjáték, legalábbis elméletben. A kocka fizikai manipulálása a kirakós megoldásához szükséges csavaró mozdulatok és forgatások végrehajtása már teljesen más kérdés.
A Washingtoni Egyetem kutatói e finommotoros kihívás nehézségét kihasználva olyan protokollt terveztek, amellyel a robotokat először betanítják, majd tesztelik a fizikai tárgyak manipulálásának képességét. Az IEEE Robotics and Automation Letters című folyóiratban megjelent tanulmányukban a csapat leírja, hogy a Rubik-kocka megoldása miért a legjobb feladat arra, hogy megvizsgáljuk, milyen eltérések vannak az emberek és a robotok által kihívásnak tartott feladatok között, és elkezdjük áthidalni ezt a szakadékot.
"Nekünk embereknek kihívást jelent eldönteni, hogy milyen mozdulatokat tegyünk a Rubik-kocka-feladat megoldásához, ugyanakkor számunkra meglehetősen könnyű fizikailag manipulálni és elforgatni a kockát a kívánt módon" - mondta a tanulmány szerzője, Dr. Boling Yang, a Washington állami Egyetem Paul G Allen számítógépes karának munkatársa.
Szerinte a robotok esetében ez fordítva van. A robotoknak mindössze néhány másodpercre van szükségük ahhoz, hogy egy keresésen alapuló algoritmust futtassanak, amely képes meghatározni a kockát megoldó lépéssorozatot. Az egyes manipulációk valós világban történő végrehajtása azonban centiméter alatti pozicionálási pontosságot kíván.
A probléma a kocka megoldásához szükséges manipulációk hosszú sorozatában rejlik. Ha egy mozdulatban hibát követünk el, az kihatással lehet a következő mozdulatokra. Ahogy a hibák hibára halmozódnak, az általános teljesítmény romlani kezd.
Az ember számára ez könnyen észrevehető, és a mozdulataink módosításával korrigálható. A robotok esetében azonban ez a folyamatos értékelésen alapuló finomhangolás nehézkes. Azok, akik ezt meg tudják csinálni, különösen azok, akik ebben gyorsak, feltételezhetően magas manipulációs teljesítményt nyújtanak.
A kutatók által bemutatott protokoll a robotok kockamegoldó erőfeszítéseinek sebességét és pontosságát is értékeli, és a robotok akkor kapják a legmagasabb pontszámot, ha mindkét területen jól teljesítenek.
"A robotok akkor érhetnek el magas pontszámot a protokollunkban, ha sikeresen elvégzik a manipulációk nagy számát és/vagy minimalizálják a manipulációk elvégzéséhez szükséges időt. A protokollunk így egy olyan kiindulási alapot hoz létre, amelyhez más kutatók viszonyíthatják a saját rendszereiket" - magyarázta Yang.
Miután a kutatók két jól ismert, de különböző robotplatformon - a PR2-n és a Herben - tesztelték, biztosak benne, a protokolljuk elég általános ahhoz, hogy számos különböző robotra is alkalmazható legyen, és felhasználhassák a robotmanipulációt megalapozó különböző számítási módszerek értékelésére.
"Ami a szélesebb közönséget illeti, a Rubik-kocka szinte mindenki számára érthető, sőt élvezetes, így kapuként szolgálhat a diákok számára, hogy megismerkedjenek a robotikáva. Most szeretnénk meghívni a különböző területekre (például az érzékelésre, a tervezésre és a manipulátortervezésre) szakosodott kutatókat, hogy próbálják ki a viszonyítási alapunkat, és használják azt a robotmanipuláció fejlesztésére a pontosság és a sebesség szempontjából" - mondja Yang.
