Традиционните роботизирани ръце обикновено изискват прецизна информация за околната среда и сложна програмиране, за да могат успешно да хващат предмети. За разлика от тях, хората могат да вдигат обекти без да имат точни данни за позицията им, главно благодарение на естествената гъвкавост на нашите ръце.
Лабораторията CREATE към EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) черпи вдъхновение от тази човешка способност, за да разработи ръката ADAPT — роботизирана ръка, която използва гъвкави материали вместо сложни алгоритми за постигане на сръчна манипулация.
"Като хора, ние не се нуждаем от твърде много външна информация, за да хванем даден предмет, и вярваме, че това се дължи на гъвкавите — или меки — взаимодействия, които се случват на границата между обекта и човешката ръка," обяснява Кай Юнге, докторант в Лабораторията за компютърно проектиране и производство на роботи (CREATE) към Факултета по инженерство, ръководена от професор Джози Хюз.
Дизайнът на ръката ADAPT е изключително ефективен. Докато традиционните роботизирани ръце изискват мотор за всяка става, ADAPT използва само 12 мотора, разположени в китката, за да управлява 20 стави. Останалият механичен контрол се осигурява от пружини, които могат да се настройват по твърдост, и силиконова "кожа", която може да се добавя или премахва. Тази стратегически разпределена гъвкавост позволява на ръката да се адаптира към различни обекти без допълнително програмиране.
При тестове ръката постига 93% успеваемост при хващане на 24 различни обекта — от малки болтове до банани — с движения, които имитират човешките модели на хващане със 68% сходство. Изследователите валидират тази устойчивост чрез над 300 експеримента със захвати, сравнявайки гъвкавата ръка с твърда версия.
Екипът на EPFL сега надгражда този успех, като интегрира елементи за затворен цикъл на управление, включително сензори за налягане в силиконовата кожа и изкуствен интелект. "По-доброто разбиране на предимствата на гъвкавите роботи може значително да подобри интеграцията на роботизирани системи в силно непредсказуеми среди или в среди, предназначени за хора," обобщава Юнге.
Този пробив, публикуван в Nature Communications Engineering, демонстрира как биомиметичната гъвкавост може да позволи по-интуитивна и адаптивна роботизирана манипулация без необходимост от сложна програмиране — с потенциал да промени начина, по който роботите взаимодействат с човешки среди.