Энергосберегающая рука робота учится не ронять мяч

Прочитано: 67 раз(а)


Исследователи разработали недорогую, энергоэффективную роботизированную руку, которая может хватать целый ряд предметов — и не ронять их — используя только движение запястья и ощущение «кожи».

Захват предметов разного размера, формы и фактуры — задача, несложная для человека, но сложная для робота . Исследователи из Кембриджского университета разработали мягкую роботизированную руку, напечатанную на 3D-принтере, которая не может самостоятельно двигать пальцами, но все же может выполнять ряд сложных движений.

Рука робота была обучена хватать разные предметы и могла предсказать, уронит ли она их, используя информацию, полученную от датчиков, размещенных на ее «коже».

Этот тип пассивного движения делает робота гораздо более простым в управлении и гораздо более энергоэффективным, чем роботы с полностью моторизованными пальцами. Исследователи говорят, что их адаптируемая конструкция может быть использована при разработке недорогой робототехники, способной к более естественным движениям и способной научиться захватывать широкий спектр объектов. Результаты представлены в журнале Advanced Intelligent Systems.

В естественном мире движение является результатом взаимодействия между мозгом и телом. Это позволяет людям и животным двигаться сложными способами, не затрачивая ненужного количества энергии. За последние несколько лет мягкие компоненты начали интегрироваться в проектирование робототехники благодаря достижениям в технологиях 3D-печати, которые позволили исследователям усложнить простые энергосберегающие системы.

Человеческая рука очень сложна, и воссоздание всей ее ловкости и приспособляемости в роботе является серьезной исследовательской задачей. Большинство современных продвинутых роботов не способны выполнять манипуляционные задачи, с которыми с легкостью справляются маленькие дети. Например, люди инстинктивно знают, какую силу нужно приложить, чтобы поднять яйцо, но для робота это проблема: слишком много силы, и яйцо может разбиться; слишком мало, и робот может его уронить. Кроме того, полностью приведенная в действие рука робота с двигателями для каждого сустава в каждом пальце требует значительного количества энергии.

В лаборатории биоинспирированной робототехники профессора Фумии Ииды на инженерном факультете Кембриджа исследователи разрабатывают потенциальные решения обеих проблем: рука робота, которая может захватывать различные объекты с правильным давлением при минимальном потреблении энергии.

«В более ранних экспериментах наша лаборатория показала, что можно добиться значительного диапазона движения руки робота, просто двигая запястьем», — сказал соавтор доктор Томас Джордж-Турутель, который сейчас работает в Университетском колледже Лондона. ЛЧ) Восток. «Мы хотели посмотреть, сможет ли рука робота, основанная на пассивном движении, не только хватать объекты, но и сможет ли предсказать, собирается ли она уронить объекты или нет, и соответствующим образом адаптироваться».

Исследователи использовали напечатанную на 3D-принтере антропоморфную руку с имплантированными тактильными датчиками, чтобы рука могла чувствовать, к чему прикасается. Рука была способна только к пассивным движениям на основе запястья.

Команда провела более 1200 тестов с рукой робота , наблюдая за ее способностью захватывать мелкие предметы, не роняя их. Первоначально робот обучался с использованием небольших пластиковых шариков, напечатанных на 3D-принтере, и хватал их, используя заранее определенные действия, полученные в результате демонстрации людьми.

«Рука такого типа обладает некоторой упругостью: она может брать предметы сама по себе, без каких-либо движений пальцев», — сказал первый автор доктор Киран Гилдэй, который сейчас работает в EPFL в Лозанне, Швейцария. «Тактильные датчики дают роботу представление о том, насколько хорошо он держится, поэтому он знает, когда он начинает скользить. Это помогает ему предсказать, когда что-то не получится».

Робот использовал метод проб и ошибок, чтобы узнать, какой захват будет успешным. Закончив тренировку с мячами, он попытался схватить различные предметы, включая персик, компьютерную мышь и рулон пузырчатой ​​пленки. В этих тестах рука смогла успешно схватить 11 из 14 предметов.

«Датчики, похожие на кожу робота, измеряют давление, оказываемое на объект», — сказал Джордж-Турутель. «Мы не можем точно сказать, какую информацию получает робот, но теоретически он может оценить, где был захвачен объект и с какой силой».

«Робот узнает, что комбинация определенного движения и определенного набора данных датчика приведет к сбою, что делает его настраиваемым решением», — сказал Гилдей. «Рука очень проста, но с помощью одной и той же стратегии она может подобрать много предметов».

«Большим преимуществом этой конструкции является диапазон движения, который мы можем получить без использования каких-либо приводов», — сказал Иида. «Мы хотим максимально упростить руку. Мы можем получить много полезной информации и высокую степень контроля без каких-либо приводов, поэтому, когда мы их добавим, мы получим более сложное поведение в более эффективном пакете. »

Полностью приводящаяся в действие роботизированная рука , в дополнение к количеству требуемой энергии, также представляет собой сложную проблему управления. Пассивная конструкция разработанной Кембриджем руки с использованием небольшого количества датчиков упрощает управление, обеспечивает широкий диапазон движений и упрощает процесс обучения.

В будущем систему можно будет расширить несколькими способами, например, добавив возможности компьютерного зрения или научив робота использовать окружающую среду, что позволит ему захватывать более широкий спектр объектов.

Энергосберегающая рука робота учится не ронять мяч



Новости партнеров