Цепкая хватка: Беспалой руки
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.
По сообщению Technology Review