Cercetator roman, castigatorul Robotdalen Scientific Award 2010: Am constatat ca a fi roman, departe de a fi un handicap, este mai degraba un avantaj. Romanii sunt o prezenta constanta in cercetarea academica si industriala

“Am absolvit Universitatea Politehnica din Bucuresti, Facultatea de Automatica si Calculatoare. Specializarea mea a fost Automatica si Informatica Industriala, iar doctoratul l-am luat in Calculatoare la Universitatea Columbia din SUA” spune Matei Theodor Ciocarlie, castigatorul concursului international de cercetare stiintifica Robotdalen Scientific Award 2010 din Suedia.

Matei Theodor Ciocarlie, reprezentant al Universitatii Columbia din SUA, este castigatorul editiei din acest an a concursului international de cercetare stiintifica Robotdalen Scientific Award din Suedia. Teza lui privind studiul miscarilor mainilor robotilor a castigat marele premiu al competitiei, in valoare de 20 de mii de euro.
“Teza lui Matei Ciocarlie prezinta progrese fundamentale in ceea ce priveste studierea miscarilor <> robotilor. Ciocarlie analizeaza mai intai postura simpla a <> robotilor, care cu toate acestea ajung sa realizeze miscari complexe, precum apucarea unor lucruri. Studiul este ilustrat si validat de o combinatie inspirata intre expunerea teoretica si aplicatii practice. Juriul a fost impresionat in mod special de cercetarile, teoretice si practice, privind, in paralel, miscarile mainilor robotilor si protezele bionice pentru mainile oamenilor”, au aratat organizatorii concursului.

Motivatia pentru teza mea este evolutia robotilor spre utilizarea lor in situatii naturale, in viata de zi cu zi. Mediile industriale, in care robotii sunt folositi cu succes de multi ani, sunt guvernate de reguli foarte stricte, iar sarcinile indeplinite de roboti sunt specificate in detaliu. Un mediu uman normal, ca o locuinta sau un birou, este prin comparatie ca o explozie de variatiuni si posibilitati, cu schimbari rapide, nenumarate situatii ce trebuie intelese si sarcini ce trebuie indeplinite.

Pentru ca un robot sa fie util intr-un astfel de mediu, este necesara capacitatea de a manipula un numar mare de obiecte, cu diverse forme si proprietati fizice, cu o marja foarte scazuta de eroare.

Incercarea de a atinge acest nivel de performanta a dus la construirea unor maini robotice din ce in ce mai complexe, adesea inspirate de mana umana. Aceste maini, echipate cu multe grade de libertate, s-au dovedit insa dificil de folosit in practica, necesitand algoritmi eficienti in a lucra cu un numar mare de variabile. Pe de alta parte, mainile mai simple, asemenatoare mai degraba clestilor sau altor unelte, s-au dovedit a fi usor de folosit, dar cu o aplicabilitate limitata. Aceasta este o dilema care va trebui depasita inainte de avea un robot in casa sau la birou.

Problema centrala in teza mea este de a reduce complexitatea mainilor robotice si a algoritmilor care le folosesc, fara a le compromite polivalenta, adica abilitate de a manipula cat mai multe obiecte in diferite situatii.

Unul din rezultatele obtinute arata ca putem combina gradele de libertate ale unei maini antropomorfice intr-un numar mic de variabile, pe care le putem folosi pentru a planifica prize stabile intr-un mod eficient. Reducand numarul variabilelor ce trebuie controlate, putem de asemenea inlesni interactia dintre o mana robotica si un operator uman, rezultat cu potentiale aplicatii in domeniul protezelor pentru maini. Am studiat de asemenea posibilitati de a implementa aceste combinatii intre gradele de libertate, nu doar prin programul de control al mainii, dar si la nivelul mecanismului propriu-zis, in incercarea de a obtine un mecanism care se adapteaza automat la forma obiectului manipulat.

Ce aplicabilitate are si in ce domenii

Sper ca aceste rezultate sa sugereze noi idei pentru constructia unor maini robotice adaptate situatiilor normale in viata de zi cu zi. In mod ideal, o astfel de mana ar fi nu numai capabila sa indeplineasca un numar mare de sarcini, dar si usor de folosit, fiabila si accesibila pentru un numar mare de laboratoare de cercetare. Cred ca acest pas va fi necesar inainte de a putea realiza aplicatii mai complexe, cu roboti prezenti nu doar un mediile industriale, dar si in societate. Aceste calitati pot ajuta si constructia protezelor pentru maini, un domeniu de cerecetare extrem de activ. In acest context, o dificultate in plus este asigurarea unui mod de interactie rapid si direct cu un operator uman.

Importanta Robotdalen Scientific Award pentru cercetarile mele ulterioare

Este extrem de important, din mai multe puncte de vedere. Va ajuta ca rezultatele obtinute pana acum sa fie cunoscute de alti cercetatori, si potential preluate si folosite in viitor. Participarea la simpozionul organizat in Suedia m-a ajutat sa stabilesc noi legaturi si posibile colaborari, atat in mediul academic cat si in cel industrial.

Nu in ultimul rand, este important si in plan personal. Pentru mine, la fel ca pentru colegii cu care am lucrat de-a lungul anilor, scrierea unei teze a fost un fel cursa de fond, un maraton mai degraba decat un sprint.

Acest premiu, o confirmare a muncii depuse, ajuta la umplerea rezervorului de incredere si de energie pentru viitor.

Proiectele celorlalti finalisti – doua echipe de cercetatori din Suedia, respectiv Spania

Celelalte teze din finala ataca probleme legate de perceptie si control al miscarii. Javier Civera, de la University of Zaragoza, a aratat cum miscarea unei camere video poate fi descifrata numai cu ajutorul imaginilor capturate de camera, fara a utiliza alti senzori sau informatii suplimentare despre mediul inconjurator. Este o problema foarte importanta pentru localizarea robotilor in medii necunoscute.

Uwe Metin, de la Umea University, a studiat miscarea mecanismelor cu mai putine metode de control decat grade de libertate. Rezultatele obtinute pot permite constructia unor mecanisme mai simple (cu mai putine motoare, mecanisme de transmisie si senzori), dar extrem de eficiente si fiabile.

Alte premii pentru activitatea de cercetare

Unul dintre articolele publicate in timpul doctoratului a fost premiat ca cel mai bun articol scris de un student – Best Student Paper, la conferinta World Haptics 2007 in Tsukuba, Japonia. In acel articol am prezentat o metoda de a simula contactul intre o mana robotica si un obiect care permite analiza fortelor si momentelor de frecare intr-un mod eficient.

In 2005 am participat la un concurs organizat de o companie producatoare a unui senzor asemanator unei camere video de rezolutie scazuta, dar care produce o imagine tridimensionala a mediului inconjurator.

Impreuna cu colegii de la Columbia University am prezentat o aplicatie de modelare a obiectelor pentru manipulare, si am luat premiul al II-lea.

Teza de doctorat a primit de asemenea mentiune pentru acordarea cu distinctie de catre Columbia University.

Ce am studiat la Columbia University

Am avut un program de studiu bazat pe doua componente: studiul general al calculatoarelor, cursuri ca retele, sisteme de operare, arhitectura calculatoarelor, etc. precum si specializarea propriu-zisa, in cazul meu robotica, analiza si controlul mecanismelor, senzori si perceptie.

Alte domenii care m-au interesat au fost simularea sistemelor dinamice si modelarea tri-dimensionala a obiectivelor de dimensiuni mari, ca de exemplu o cladire sau un sit arheologic. Dupa terminarea doctoratului de la Columbia

Am terminat doctoratul in Septembrie 2009, si de atunci lucrez la o companie specializata in robotica pentru medii non-industriale. Este o ocazie pentru mine sa imi continui cercetarea inceputa in timpul doctoratului, sa lucrez intr-o o echipa completa, cu competente in multe domenii legata de robotica, si cu access la platforme robotice foarte avansate dedicate cercetarii.

De ce ma pasioneaza robotica

Una din satisfactiile de a lucra un acest domeniu este de a vedea cum miscarea unui robot si executia unei sarcini dau o forma concreta si un mod de expresie tangibil unor concepte abstracte si aparent efemere, ca o formula matematica sau un algoritm implementat intr-un program.

Studiul robotilor, mai ales in situatii intalnite in viata de zi cu zi, este foarte des si un fel de introspectie, folosind corpul si cognitia umana ca model. Daca vreti sa vedeti o minune tehnologica, nu trebuie sa priviti mai departe de propria mana. Are mai mult de 20 de grade de libertate, incheieturi complexe cu miscari foarte dificil de modelat matematic, o retea de tendoane a carei functionare inca nu este pe deplin inteleasa care face legatura intre aceste incheieturi si muschii care le conduc, si o retea de senzori fara egal, capabila de a detecta atingeri, forme, proprietati fizice sau miscare.

Corpul uman este ca o sursa nepretuita de informatie, la indemana si in vazul tuturor, dar extrem de dificil de decodat si inteles. Activitatea de cercetare a romanilor Sunt in masura sa comentez mai degraba despre activitatea de cercetare a romanilor, care sunt, dupa parerea mea, extrem de apreciati in mediul universitar american si international.

Inca din primele zile la Columbia University am constatat ca a fi roman, departe de a fi un handicap, este mai degraba un avantaj, si romanii sunt o prezenta constanta in cercetarea academica si industriala.

Sursa:www.campusnews.ro

de Magda Barascu CampusNews/2010