Двух пальцев достаточно: упрощённый роботизированный захват оказался не хуже аналога кисти
В последние годы робототехники по всему миру придумали немало различных захватов, которые могут поднимать различные типы объектов и манипулировать ими, совершая заданные действия.
Несмотря на хорошую производительность, многие роботизированные системы с пальцами, подобные человеческим кистям рук, подразумевают использование передовых и дорогостоящих механизмов, а также соответственно сложного программного обеспечения (ПО). Но по мере создания энергоэффективных и экономичных роботов возникает вопрос: а должен ли манипулятор устройства быть похож на человеческую руку?
Исследователи из Университета Пердью и Массачусетского технологического института (MIT) недавно разработали более простой, но достаточно эффективный роботизированный захват. Испытания доказали, что новинка ловко манипулирует объектами, несмотря на меньшее количество так называемых степеней свободы.
Степень свободы — важная характеристика подвижных деталей механизмов. Так называют комбинацию независимых координат перемещения или вращения, полностью определяющую положение системы или тела. Иными словами, степень свободы — это количество плоскостей, в которых возможны движения.
Соавтор научной статьи об изобретении Ю Шэ объяснил, что роботизированные руки, похожие на человеческие, отличаются высокой производительностью и ловкостью. Однако они пропорционально сложны с точки зрения и программирования, и управления ими. Напротив, раздвижные захваты (почти что «ухваты») с единственной степенью свободы просты и в смысле ПО, и в управлении, но бедны возможностями для манипуляций. Вот почему команда исследователей решила сконструировать захват, устранив разрыв между крайностями в подходе к робототехническим манипуляторам.
Новый захват, разработанный Шэ и его коллегами, имеет пять степеней свободы. Его сравнительно несложная конструкция упрощает необходимое ПО, и вместе с тем концепт достаточно близок к возможностям человеческих рук. Помогают в этом сенсорные данные, записываемые встроенным визуально-тактильным датчиком. Новый захват, по сути, состоит из двух пальцев, прикрепленных к основанию.

Основание захвата обеспечивает одно положение для закрывания и открывания, объяснил Шэ. Каждый палец оснащён линейным приводом и серводвигателем вращения, что обеспечивает в общей сложности пять оборотов. Пальцы захвата изготовлены методом 3D-печати из популярного для такого применения пластика PLA (полилактида). В кончике левого пальца руки — тактильный и одновременно визуальный датчик GelSight Mini, предоставляющий информацию о габаритах, ориентации и силе воздействия на захватываемый объект.
Исследователи оценили захват в череде экспериментов и обнаружили, что он превосходит базовые навыки манипулирования большинства простых захватов, у которых по несколько степеней свободы. Захват может эффективно выполнять два важных типа работы с объектами, известные как отделение и зачёрпывание. Например, он может имитировать движения человека, собирающего ракушки на пляже.
Роботизированный захват, представленный учёными, теперь совершенствуют для решения задач по манипулированию мягкими предметами.
Несмотря на хорошую производительность, многие роботизированные системы с пальцами, подобные человеческим кистям рук, подразумевают использование передовых и дорогостоящих механизмов, а также соответственно сложного программного обеспечения (ПО). Но по мере создания энергоэффективных и экономичных роботов возникает вопрос: а должен ли манипулятор устройства быть похож на человеческую руку?
Исследователи из Университета Пердью и Массачусетского технологического института (MIT) недавно разработали более простой, но достаточно эффективный роботизированный захват. Испытания доказали, что новинка ловко манипулирует объектами, несмотря на меньшее количество так называемых степеней свободы.
Степень свободы — важная характеристика подвижных деталей механизмов. Так называют комбинацию независимых координат перемещения или вращения, полностью определяющую положение системы или тела. Иными словами, степень свободы — это количество плоскостей, в которых возможны движения.
Соавтор научной статьи об изобретении Ю Шэ объяснил, что роботизированные руки, похожие на человеческие, отличаются высокой производительностью и ловкостью. Однако они пропорционально сложны с точки зрения и программирования, и управления ими. Напротив, раздвижные захваты (почти что «ухваты») с единственной степенью свободы просты и в смысле ПО, и в управлении, но бедны возможностями для манипуляций. Вот почему команда исследователей решила сконструировать захват, устранив разрыв между крайностями в подходе к робототехническим манипуляторам.
Новый захват, разработанный Шэ и его коллегами, имеет пять степеней свободы. Его сравнительно несложная конструкция упрощает необходимое ПО, и вместе с тем концепт достаточно близок к возможностям человеческих рук. Помогают в этом сенсорные данные, записываемые встроенным визуально-тактильным датчиком. Новый захват, по сути, состоит из двух пальцев, прикрепленных к основанию.

Основание захвата обеспечивает одно положение для закрывания и открывания, объяснил Шэ. Каждый палец оснащён линейным приводом и серводвигателем вращения, что обеспечивает в общей сложности пять оборотов. Пальцы захвата изготовлены методом 3D-печати из популярного для такого применения пластика PLA (полилактида). В кончике левого пальца руки — тактильный и одновременно визуальный датчик GelSight Mini, предоставляющий информацию о габаритах, ориентации и силе воздействия на захватываемый объект.
Исследователи оценили захват в череде экспериментов и обнаружили, что он превосходит базовые навыки манипулирования большинства простых захватов, у которых по несколько степеней свободы. Захват может эффективно выполнять два важных типа работы с объектами, известные как отделение и зачёрпывание. Например, он может имитировать движения человека, собирающего ракушки на пляже.
Роботизированный захват, представленный учёными, теперь совершенствуют для решения задач по манипулированию мягкими предметами.
- Дмитрий Ладыгин
- arxiv.org/pdf/2408.00610
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Так рано еще никогда не было: полярный вихрь начал разрушаться уже в ноябре. Чем это грозит России?
Ученые давно замечали тревожную тенденцию, но такого поворота не ждали даже они...
Возможно, целлофановые пчелы — спасение человечества: они миллионы лет делают то, что нужно нам как воздух
Поразительно, но удивительный продукт ученые нашли почти полвека назад, но почему-то до последнего времени не обращали на него внимания...
Ненужный рай: 1500-километровое путешествие показало, почему древние люди обходили стороной Зеленую Аравию
Выяснилось, что питьевая вода еще не делает местность пригодной для жилья. Племенам из древности требовалось еще кое-что необходимое...
Новый рецепт апокалипсиса: даже небольшая ядерная боеголовка на орбите гарантировано выведет из игры 99% аппаратов за считаные дни
Однако самое опасное, по словам ученых, начнется позже. Почему космос будет фактически закрыт?...
Ученые использовали «психомантеум», чтобы вызвать призраков. А потом началось странное
Исследователи сами не до конца понимают, что зафиксировали приборы во время эксперимента...
Древние майя настолько любили красный цвет, что в итоге эта страсть, возможно, стала одной из причин гибели цивилизации
Ученые нашли доказательства, как яркая краска способствовала краху великой империи...
Авиация в США наконец-то уходит… с дискет: почему так поздно и как с этим обстоят дела в России?
Американцы потратили на выход из 90-х чудовищные суммы, но далеко не факт, что все заработает в срок и как надо...
Загадочный астероид неожиданно ускорился: у астрофизиков заканчиваются объяснения и гипотезы
Пожалуй, это самый интересный космический детектив за последнее время, и пока он далек до финала...
Настоящий Ковчег Завета, возможно, спрятан в Эфиопии: почему его может видеть только один человек?
Этой истории 3000 лет, но она до сих пор далека от своего завершения...
Наша Вселенная скреплена невидимым галактическим клеем: и без него нас бы не было
По словам ученых, «склеивание» произошло уже в первые секунды существования мироздания...
Усиленно боролись за чистоту, но просчитались: как роковая ошибка властей поставила под угрозу целый средневековый город
Норвежский Тронхейм был самым чистым в Европе, однако руководству города этого показалось мало. Хотели как лучше, а получилось как всегда...
В России создана революционная упаковка: молоко будет свежим целый месяц
Разбираемся: не испортился ли вкус продукта и когда ожидать чудо-пачки в продаже...
Парадокс Древнего Перу: жили мирно, но при этом приносили массовые и жестокие человеческие жертвы. Почему?
Ученый рассказал, какую роль в истории сыграл Эль-Ниньо и почему ритуальные убийства совершали «без гнева и конфликта»...
Назад в будущее: в России вернут проводное радио. Зачем? Почему спорят эксперты?
В технологию уже вложено более миллиарда рублей, а МЧС называет проводное радио лучшим способом оповещения на сегодня...
Тайна скифской ДНК: что поразило российских ученых, когда они заглянули в геном легендарных кочевников древности
Оказалось, что 2500 лет подряд историки ошибались в происхождении этого народа. Теории и учебники придется серьезно переписать...