Исследовательская группа из Сеульского национального университета предложила захват, способный перемещать несколько объектов вместе для повышения эффективности процессов захвата и размещения, вдохновленный многообъектной стратегией захвата людьми. Захват не только перемещает несколько объектов одновременно, но и помещает отдельные объекты в нужные места. Исследование, в котором анализировались принципы движения человека и которые успешно применялись к роботизированному захвату, опубликовано в журнале Science Robotics.
Это исследование было мотивировано стратегией человеческого захвата, называемой «многообъектным захватом», которая подразумевает передачу нескольких объектов одновременно. Команда заявила, что исследование началось в 2019 году после наблюдения за рабочими фабрики, которые вместо того, чтобы перемещать объекты по отдельности, перемещали несколько предметов одновременно, чтобы повысить эффективность процесса захвата и размещения.
Профессор Кю-Джин Чо объяснил: «В отличие от людей, традиционные конструкции захватов в основном ориентированы на перемещение одного объекта за раз. Хотя были разработаны захваты для захвата нескольких объектов, они, как правило, состоят из нескольких небольших захватов, расположенных на конце роботизированной руки, что ограничивает их использование высокоструктурированными средами».
Поэтому исследовательская группа проанализировала стратегию захвата нескольких объектов человеком, которая применима в неструктурированной среде, и разработала захват, который имитирует эту способность. Этот захват может последовательно захватывать объекты, хранить их, одновременно переносить несколько предметов и размещать их по отдельности в желаемых местах.
Для перемещения нескольких объектов в неструктурированной среде люди захватывают отдельные объекты пальцами и перемещают их в ладонь для хранения. Это действие известно как перемещение с пальца на ладонь. Перемещение с пальца на ладонь освобождает кончики пальцев для захвата новых целей и может быть повторено для одновременного хранения нескольких объектов в ладони.
После одновременного перемещения нескольких хранимых объектов люди используют перемещение из ладони в палец, чтобы извлечь хранимые объекты по одному с помощью пальцев и разместить их в желаемых местах. Эти движения перемещения в руке необходимы для захвата нескольких объектов в неструктурированной среде.
Вдохновленная человеческой стратегией, исследовательская группа представила захват с возможностью перемещения в руке. Захват оснащен пальцами, которые могут перемещать объекты, и конвейерной ладонью для одновременного хранения нескольких предметов. Пальцы, приводимые в действие двумя двигателями, захватывают объекты и переносят их в ладонь.
Разделительные звенья в пальцах кинематически разделяют захватные и передающие движения, упрощая их управление. Конвейерная ладонь выполнена в виде пары ремней с эластичными волосками, встроенными в их поверхности, и приводится в действие одним двигателем. При вращении ремней предметы вставляются между волосками, что позволяет одновременно хранить и переносить несколько предметов.
Исследовательская группа продемонстрировала, что разработанный захват (MOGrip) может применяться к различным неструктурированным процессам захвата и размещения с помощью лабораторных экспериментов. В логистической среде они показали, что восемь объектов на полке можно переместить всего двумя возвратно-поступательными движениями. По сравнению с захватом одного объекта это сократило время процесса на 34%, а расстояние перемещения роботизированной руки — на 71%.
Кроме того, в домашних условиях захват успешно хранил все объекты на столе и размещал их по отдельности в нужных местах. Ожидается, что MOGrip будет применим не только в логистике и домашних условиях, но и в других неструктурированных задачах, таких как процессы сбора мусора в мусорных контейнерах.
Профессор Чо, старший научный сотрудник, заявил: «Принципы природы вдохновляют на создание эффективных стратегий движения и приведения в действие роботов. Перемещение с пальца на ладонь и с ладони на палец являются ключевым компонентом стратегии захвата нескольких объектов, а разработанный захват является первым примером применения этого принципа к роботу. Ожидается, что он позволит эффективно выполнять операции по захвату и размещению в различных неструктурированных средах, таких как логистика и домашние условия».
Подчеркивая значимость исследования, он добавил: «Роль робототехников заключается не только в том, чтобы имитировать естественные движения, но и в том, чтобы определить основные принципы и адаптировать их к робототехническим приложениям».
