Разработан простой способ, позволяющий роботу схватить и удерживать практически любой объект.
Захваты для перемещения разнообразных объектов, не требующие активной обратной связи.
А. Захват закреплен на манипуляторе. B. Подъем пружины амортизатора. С. Вид снизу. D. Принцип действия. Е. Сила, с которой захват удерживал различные объекты, созданные методом трехмерной печати. Для сравнения: диаметр сферы слева - около 25 мм.
Способность захватывать и удерживать объекты – один из человеческих навыков, который с трудом дается роботам. Большинство более или менее удачных разработок в этой области сконцентрировано вокруг попыток снабдить роботов пальцами, подобными человеческим. Такое решение кажется разумным, если учитывать что это «устройство» мы получили в результате длительного процесса «оптимизации», называемого эволюцией.
Тем не менее, мы разгадали далеко не все загадки природы, и не все её трюки можем пока повторить. Пальцам роботов, как правило, требуется централизованная система управления, обрабатывающая потоки данных от сенсоров, заменяющих роботу зрение и осязание. Эта система вычисляет, как именно нужно выполнить захват объекта, на основании полученных данных.
Но когда вы крайний раз задумывались, потянувшись за чашкой кофе, как расположить пальцы и насколько крепко следует их сжать? Человеческий мозг каким-то образом научился упрощать или сокращать обработку информации в таких случаях.
Эрик Браун (Eric Brown) из Университета Чикаго предположил, что должен быть другой способ решения этой задачи. Совместно с коллегами он разработал «руку» для робота, способную с контролируемым усилием захватить практически любой объект. При этом в системе отсутствует обратная связь, использующая «тактильные» или визуальные датчики.
Устройство состоит из насоса и герметичного резинового «мешка», заполненного мелкими гранулами какого-либо материала (в экспериментальном образце это был молотый кофе). Вам наверняка случалось покупать молотый кофе в вакуумной упаковке: сперва он имеет форму довольно твердого брикета, но стоит надрезать упаковку, нарушив её герметичность – брикет рассыпается, превращаясь в привычный сыпучий кофе. Исследователи использовали именно это свойство.
Мешок с сыпучим материалом наваливается сверху на какой-либо предмет и свободно «растекается» вокруг него. Затем насос создает внутри мешка вакуум, и захват приобретает значительную жесткость, при этом практически полностью повторяя контуры предмета. В результате, сразу несколько факторов способствуют тому, чтобы объект не выпал из захвата. Во-первых, механическое трение не дает ему выскользнуть. Во-вторых, могут образовываться герметичные уплотнения вокруг отдельных фрагментов объекта, и, наконец, мешок может просто принимать форму, блокирующую поднимаемый предмет. «Необходимо захватить лишь небольшую часть предмета, чтобы надежно зафиксировать его», - говорит Браун.
Испытания показали, что захват может работать с довольно разнообразными предметами, поднимая мячи, стальные пружины, сырые яйца, и даже группы предметов без изменения их взаимного расположения.
Конечно, устройство имеет и некоторые ограничения. Так, оно не способно поднять плоский диск или ватный шарик. Не может «беспалая рука» и выполнять манипуляции с предметами. Но существует много областей применения, в которых это не будет иметь особого значения, тогда как простота, адаптивность и низкая стоимость по сравнению с системами, оснащенными разнообразными датчиками обратной связи, выйдут на первый план.
|
|