Робот-щупальце может аккуратно схватить хрупкие предметы
15:29, Октябрь 26, 2022
Если вы когда-либо играли в игру с когтями в игровых автоматах, вы знаете, как сложно захватывать и удерживать объекты с помощью роботизированных захватов. Представьте, насколько нервнее была бы эта игра, если бы вместо плюшевых мягких игрушек вы пытались схватить хрупкий кусочек коралла, находящегося под угрозой исчезновения, или бесценный артефакт с затонувшего корабля. Большинство современных роботизированных захватов полагаются на встроенные датчики, сложные петли обратной связи или передовые алгоритмы машинного обучения в сочетании с навыками оператора для захвата хрупких предметов или предметов неправильной формы. Но исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) продемонстрировали более простой способ. Вдохновившись природой, они разработали новый тип мягкого роботизированного захвата, который использует набор тонких щупалец, чтобы запутывать и захватывать объекты, подобно тому, как медуза собирает оглушенную добычу. В одиночку отдельные щупальца или нити слабы. Но вместе этот набор нитей может захватывать и надежно удерживать тяжелые предметы и предметы необычной формы. Захват опирается на простое надувание, чтобы обернуть вокруг объектов, и не требует считывания, планирования или контроля с обратной связью. Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). «С помощью этого исследования мы хотели переосмыслить то, как мы взаимодействуем с объектами», — сказала Кейтлин Беккер, бывший аспирант и научный сотрудник SEAS и первый автор статьи. «Используя преимущества естественной податливости мягкой робототехники и улучшая ее с помощью податливой структуры, мы разработали захват, который больше, чем сумма его частей, и стратегию захвата, которая может адаптироваться к ряду сложных объектов с минимальным планированием и восприятием.» Беккер в настоящее время является доцентом кафедры машиностроения в Массачусетском технологическом институте. Сила и приспособляемость захвата исходят из его способности запутываться в объекте, который он пытается схватить. Нити длиной в фут представляют собой полые резиновые трубки. Одна сторона трубки имеет более толстую резину, чем другая, поэтому, когда трубка находится под давлением, она завивается, как косичка или как выпрямленные волосы в дождливый день. Локоны связываются и запутываются друг с другом и с объектом, при этом каждое запутывание увеличивает силу захвата. В то время как коллективное удержание сильно, каждый контакт по отдельности слаб и не повредит даже самый хрупкий объект. Чтобы освободить объект, нити просто разгерметизируются. Исследователи использовали моделирование и эксперименты, чтобы проверить эффективность захвата, поднимая ряд предметов, включая различные комнатные растения и игрушки. Захват можно использовать в реальных приложениях для захвата мягких фруктов и овощей для сельскохозяйственного производства и распределения, тонких тканей в медицинских учреждениях и даже предметов неправильной формы на складах, таких как стеклянная посуда. Этот новый подход к захвату сочетает исследования профессора Л. Махадевана по топологической механике запутанных нитей с исследованиями профессора Роберта Вуда по мягким роботизированным захватам. «Запутанность позволяет каждой высоко податливой нити локально согласовываться с целевым объектом, что приводит к безопасному, но мягкому топологическому захвату, который относительно не зависит от деталей природы контакта», — сказал Махадеван, профессор прикладной математики Лола Инглэнд де Вальпин. SEAS, а также органической и эволюционной биологии и физики в FAS и соавтором статьи. «Этот новый подход к роботизированному захвату дополняет существующие решения, заменяя простые традиционные захваты, требующие сложных стратегий управления, чрезвычайно податливыми и морфологически сложными нитями, которые могут работать с очень простым управлением», — сказал Вуд, профессор инженерии Гарри Льюиса и Марлин МакГрат. и прикладных наук и соавтора статьи. «Этот подход расширяет диапазон того, что можно захватить с помощью роботизированных захватов»....
