Elk jaar verwonden duizenden timmerlieden hun handen en vingers bij gevaarlijke taken zoals zagen.

In een poging om letsel tot een minimum te beperken en timmerlieden zich te laten concentreren op ontwerp en andere grotere taken, een team van MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) heeft AutoSaw gemaakt, een systeem waarmee niet-experts verschillende items kunnen aanpassen die vervolgens kunnen worden geconstrueerd met behulp van robots.

Gebruikers kunnen kiezen uit een reeks door timmerman ontworpen sjablonen voor stoelen, bureaus, en andere meubels. Het team zegt dat AutoSaw uiteindelijk kan worden gebruikt voor projecten zo groot als een terras of een veranda.

"Als je een deck aan het bouwen bent, je moet grote stukken hout op lengte zagen, en dat gebeurt vaak ter plaatse, " zegt CSAIL-postdoc Jeffrey Lipton, die een hoofdauteur was van een gerelateerd artikel over het systeem. "Elke keer als je een hand bij een mes legt, je loopt gevaar. Om dat te vermijden, we hebben het proces grotendeels geautomatiseerd met een hakzaag en decoupeerzaag."

Het systeem biedt ook flexibiliteit voor het ontwerpen van meubels die passen bij huizen en appartementen met beperkte ruimte. Bijvoorbeeld, het zou een gebruiker in staat kunnen stellen een bureau aan te passen om in een L-vormige woonkamer te persen, of pas een tafel aan zodat deze in een microkeuken past.

"Robots hebben massaproductie al mogelijk gemaakt, maar met kunstmatige intelligentie (AI) hebben ze het potentieel om massale maatwerk en personalisatie mogelijk te maken in bijna alles wat we produceren, " zegt CSAIL-directeur en co-auteur Daniela Rus. "AutoSaw toont dit potentieel voor gemakkelijke toegang en aanpassing in timmerwerk."

De krant, die in mei zal worden gepresenteerd op de International Conference on Robotics and Automation (ICRA) in Brisbane, Australië, werd mede geschreven door Lipton, Ruus, en Ph.D. student Adriana Schulz. Andere co-auteurs zijn onder meer MIT-professor Wojciech Matusik, doctoraat student Andrew Spielberg, en student Luis Trueba.

Hoe het werkt

Software is voor sommige timmerlieden geen vreemd begrip. "Computer Numerical Control" (CNC) kan ontwerpen omzetten in getallen die naar speciaal geprogrammeerde tools worden gevoerd om uit te voeren. Echter, de machines die worden gebruikt voor CNC-fabricage zijn meestal groot en omslachtig, en gebruikers zijn beperkt tot de grootte van de bestaande CNC-gereedschappen.

Als resultaat, veel timmerlieden blijven kapzagen gebruiken, puzzels, en ander handgereedschap dat goedkoop is, gemakkelijk te verplaatsen, en eenvoudig te gebruiken. Deze hulpmiddelen, hoewel nuttig voor maatwerk, nog steeds mensen met een hoog risico op letsel.

AutoSaw maakt gebruik van deskundige kennis voor het ontwerpen, en robotica voor de meer risicovolle snijtaken. Met behulp van het bestaande CAD-systeem OnShape met een interface van ontwerpsjablonen, gebruikers kunnen hun meubels aanpassen voor zaken als grootte, stevigheid, en esthetiek. Als het ontwerp klaar is, het wordt naar de robots gestuurd om te helpen bij het snijproces met behulp van de decoupeerzaag en hakzaag.

Om hout te zagen gebruikte het team bewegingsregistratiesoftware en kleine mobiele robots - een aanpak die minder ruimte in beslag neemt en kosteneffectiever is dan grote robotarmen.

specifiek, het team gebruikte een aangepaste Roomba met een decoupeerzaag eraan om hout van elke vorm op een plank te zagen. Voor het hakken, het team gebruikte twee Kuka youBots om de balk op te tillen, plaats het op de hakselzaag, en gesneden.

"We hebben zachte grijpers aan de robots toegevoegd om ze meer flexibiliteit te geven, als die van een menselijke timmerman, ", zegt Lipton. "Dit betekende dat we konden vertrouwen op de nauwkeurigheid van de elektrische gereedschappen in plaats van op de robots met een stijf lichaam."

Nadat de robots klaar zijn met snijden, de gebruiker monteert vervolgens het nieuwe meubel aan de hand van stapsgewijze instructies van het systeem.

Maatwerk meubilair democratiseren

Bij het testen van het systeem, de simulaties van de teams lieten zien dat ze een stoel konden bouwen, schuur, en dek. Met behulp van de robots, het team heeft ook een tafel gemaakt met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met die van een mens, zonder dat een echte hand ooit in de buurt van een mes komt.

"Er zijn veel recente AI-prestaties geweest in virtuele omgevingen, zoals het spelen van Go en het componeren van muziek, " zegt Hod Lipson, een professor in werktuigbouwkunde en datawetenschap aan de Columbia University. "Systemen die kunnen werken in ongestructureerde fysieke omgevingen, zoals dit timmersysteem, zijn notoir moeilijk te maken. Dit is echt een fascinerende stap voorwaarts."

Hoewel AutoSaw nog steeds een onderzoeksplatform is, in de toekomst wil het team materialen gebruiken zoals hout, en complexe taken zoals boren en lijmen te integreren.

"Ons doel is om het personaliseren van meubels te democratiseren, ", zegt Schulz. "We proberen een wereld van mogelijkheden te creëren, zodat gebruikers niet gebonden zijn aan wat ze bij Ikea hebben gekocht. In plaats daarvan, ze kunnen maken wat het beste bij hun behoeften past."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.