Lego-sortering med kunstig intelligens

De fleste kender problemet fra børneværelset: Jo mere Lego, der kommer ind i huset, desto mere uoverskueligt bliver det at finde de rigtige klodser. Da jeg var barn, lå al mit Lego i kasser, og jeg husker den evindelige kamp med at finde de rette klodser – især de små havde det med at gemme sig nede på bunden af kassen.

Derfor virker det oplagt med en sorteringsmaskine. Sådan en har australieren Daniel West bygget – af Lego; eller nærmere bestemt cirka 10.000 klodser.

Umiddelbart tænker man, at der er brug for et avanceret vision-system for at kunne genkende de mange forskellige klodser. Men problemet er, at der eksisterer omkring 10.000 forskellige klodser, og det ville være umuligt at få traditionel billedegenkendelses-software til at genkende klodser, som passerer forbi i dårlig belysning. Derfor har Daniel West taget et neuralt netværk i brug.

Men inden da skal der bygges et automationssystem, der kan håndtere en spandfuld Lego-klodser. Til det har han opdelt maskinen i tre dele: en føder, som klodserne kan hældes ned i, og et bæltesystem, som fører dem videre til et vibrationssystem. Her bruger han Legos hurtigste motor til at vibrere klodserne, så de ikke ligger oven på hinanden, men bliver ført videre én ad gangen.

Næste skridt er selve scanneren. Der har tidligere været byggeprojekter til at sortere Lego-klodser, men Daniel West mener, at hans er det første, som kan håndtere alle klodser, der nogensinde er blevet produceret af Lego. For at det kan lade sig gøre, bruger han AI og en database med CAD-modeller af klodserne. Det er ikke noget, som Lego selv har offentliggjort, men brugere har over en årrække opbygget databaser som LDraw.org og Rebrickable.

AI kan trænes på databasen

I systemet bliver klodsen scannet, en Raspberry Pi-computer registrerer scanningen og sender billedet videre til en pc, som kører en variant af neurale netværk kaldet convolutional neural network. Softwaren sammenligner hver enkelt Lego-klods med databasen og får derefter et nummer ud.

Daniel West siger, at han kan sortere 3.000 forskellige klodser, men potentielt kan maskinen klare alle klodser, også dem, den ikke har set endnu. Den kan nemlig trænes blot ved at bruge databaserne med klodser.

Det nummer, som hver enkel klods får tildelt, sendes tilbage til sorteringsmaskinen, som så kan fordele klodserne i 18 forskellige bokse. Antallet af bokse kan udvides uendeligt, det kræver bare en større maskine. Maskinen er i stand til at håndtere en klods på to sekunder.

Det tog seks måneder at bygge sorteringsmaskinen, og den består af seks Lego-motorer, en række servoer, en Raspberry Pi, lyssætning, et kamera og en pc til at køre AI-softwaren – og så altså cirka 10.000 Lego-klodser.