Традиционные роботизированные руки обычно требуют точной информации об окружающей среде и сложного программирования для успешного захвата объектов. В то же время человек может поднимать предметы без необходимости в точных данных о положении, в основном благодаря естественной гибкости наших рук.
Лаборатория CREATE в EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) вдохновилась этой человеческой способностью и разработала руку ADAPT — роботизированную руку, которая использует гибкие материалы вместо сложных алгоритмов для достижения ловкой манипуляции.
«Человеку не требуется слишком много внешней информации, чтобы захватить предмет, и мы считаем, что это связано с гибкими — или мягкими — взаимодействиями, происходящими на границе между объектом и человеческой рукой», — объясняет Кай Юнге, аспирант Лаборатории проектирования и производства вычислительных роботов (CREATE) Школы инженерии под руководством профессора Джози Хьюз.
Конструкция руки ADAPT отличается высокой эффективностью. В то время как традиционные роботизированные руки требуют отдельного мотора для каждого сустава, рука ADAPT использует всего 12 моторов, размещённых в запястье, для управления 20 суставами. Остальное механическое управление обеспечивают пружины с регулируемой жёсткостью и силиконовая «кожа», которую можно добавлять или снимать. Такая стратегически распределённая гибкость позволяет руке адаптироваться к различным объектам без дополнительного программирования.
В ходе испытаний рука достигла 93% успешности захвата 24 различных предметов — от маленьких болтов до бананов — с движениями, которые имитировали человеческие паттерны захвата с 68% сходством. Исследователи подтвердили эту надёжность в более чем 300 экспериментах по захвату, сравнивая гибкую руку с жёсткой версией.
Команда EPFL теперь развивает успех, интегрируя элементы замкнутого управления, включая датчики давления в силиконовой коже и искусственный интеллект. «Лучшее понимание преимуществ гибких роботов может значительно улучшить интеграцию робототехнических систем в непредсказуемых средах или в пространствах, предназначенных для людей», — резюмирует Юнге.
Этот прорыв, опубликованный в журнале Nature Communications Engineering, демонстрирует, как биомиметическая гибкость позволяет создавать более интуитивные и адаптивные роботизированные манипуляторы без сложного программирования — что потенциально может изменить способы взаимодействия роботов с человеческой средой.