EleTac: мягкий роботизированный захват, созданный по образу и подобию слона, с развитой системой тактильного восприятия.
Мягкие захваты, изготовленные из гибких материалов, способных сгибаться и деформироваться, привлекают большое внимание исследователей в области робототехники по всему миру. В отличие от обычных роботов, изготовленных из жесткого металла или пластика, мягкие захваты могут более бережно захватывать предметы, естественным образом адаптируясь к различным формам. Это делает их уникально подходящими для деликатных задач, таких как работа с фруктами, выпечкой, лабораторными образцами и медицинскими принадлежностями.
Однако захват предметов — это лишь часть того, что должны уметь делать роботы. Чтобы манипулировать объектами так же умело, как люди, роботам также необходимо чувство осязания; им нужна обратная связь о том, где происходит контакт, какая сила прикладывается, какую форму имеет объект и даже положение пальцев самого захватчика.
Главная проблема заключается в том, что та же гибкость, которая делает мягкие захваты полезными, также затрудняет их оснащение датчиками. Поскольку материалы мягких захватов постоянно сгибаются и растягиваются, традиционные датчики сложно интегрировать, не ограничивая гибкость захвата или не покрывая только небольшие участки. Но что, если мы возьмем пример с одного из самых впечатляющих захватов в природе?
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале IEEE Transactions on Robotics , исследовательская группа под руководством профессора Ван Ань Хо из Японского института передовых наук и технологий (JAIST) разработала EleTac — мягкий роботизированный захват, созданный по образцу кончика слоновьего хобота.
В их работе описывается инновационная конструкция, сочетающая захват объектов с высокоточным тактильным восприятием и проприоцепцией — способностью робота определять положение и движение собственного тела. В состав команды также входили доцент Шань Луо и аспирант Сюян Чжан из Королевского колледжа Лондона, Великобритания; доктор Туан Тай Нгуен из JAIST; и доктор Куан Кхань Луу из Университета Пердью, США.
EleTac использует пару мягких, пневматически управляемых пальцев, которые мягко обхватывают объекты. Вместо того чтобы встраивать множество датчиков по всему захвату, исследователи оснастили его одной внутренней широкоугольной камерой . Эта камера наблюдает изнутри, как мягкий материал деформируется во время захвата. Команда обучила несколько алгоритмов глубокого обучения на полученных изображениях, чтобы извлечь множество видов тактильной информации.
Мягкий захват позволяет безопасно обращаться с хрупкими предметами. Его сенсорные возможности поддерживают такие задачи, как автоматическая мойка посуды и исследование окружающей среды с ограниченными возможностями визуального восприятия. Фото: профессор Ван Ань Хо, Японский институт передовых наук и технологий, Япония.
Команда провела оценку EleTac с помощью серии экспериментов по захвату и восприятию. Используя простую стратегию управления, захватное устройство успешно справлялось с самыми разнообразными объектами, включая фрукты, тофу, ткань, инструменты, болты и даже игральные карты.
Они также протестировали EleTac в двух особенно сложных сценариях: поиск и извлечение ручки, зарытой в песок, используя только тактильные ощущения, и удаление чернил маркера с изогнутой посуды губкой. Во втором задании захвату требовалось корректировать свои движения в зависимости от того, насколько плотно, по его ощущениям, губка прижимается к каждой поверхности.
Исследователи считают, что компактная, легкая и недорогая конструкция EleTac является одним из его главных практических преимуществ. «EleTac, полностью покрытый тактильной оболочкой с визуальным управлением, подходит в качестве готового к использованию концевого захвата для существующих роботизированных платформ и человекоподобных роботов. Например, захват демонстрирует перспективность для выполнения деликатных задач», — сказал Хо.
Помимо краткосрочного применения в бизнесе и промышленности, EleTac также представляет собой шаг к широкому внедрению сервисных роботов.
«Благодаря способности обнаруживать контакт и применять мягкие силы, мягкие роботы могут оказывать помощь в повседневных задачах, поддерживать пожилых или уязвимых людей, а также выполнять операции, которые трудно выполнить современным жестким роботизированным системам. Мы представляем себе более безопасных и функциональных роботов, которые в ближайшем будущем смогут работать бок о бок с людьми в домах, больницах и общественных местах», — заключил Хо.
Оцените материал:
