Новый Рассвет в Робототехнике: Вращение Объектов на Основе Осязания

В рамках прорывного развития команда инженеров в Университете Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) разработала роботизированную руку, способную вращать объекты, используя только осязание, без необходимости визуального ввода. Этот инновационный подход был вдохновлен легким способом, которым люди обращаются с объектами, не обязательно нуждаясь в их видении.

Чувствительный К Осязанию Подход к Манипулированию Объектами

Команда оснастила четырехпалую роботизированную руку 16 датчиками осязания, распределенными по ее ладони и пальцам. Каждый датчик, стоимость которого составляет около 12 долларов, выполняет простую функцию: он обнаруживает, касается ли объект его или нет. Этот подход уникален, поскольку он основан на многочисленных низкозатратных, низкоразрешающих датчиках осязания, которые используют простые бинарные сигналы – осязание или нет – для выполнения роботизированного вращения в руке.

В отличие от этого, другие методы полагаются на несколько дорогих, высокоразрешающих датчиков осязания, прикрепленных к небольшой области роботизированной руки, в основном на кончиках пальцев. Сяолун Ван, профессор электротехники и компьютерных наук в UC San Diego, который возглавил исследование, объяснил, что эти подходы имеют несколько ограничений. Они минимизируют шанс того, что датчики войдут в контакт с объектом, ограничивая способность системы к чувствительности. Высокоразрешающие датчики осязания, которые предоставляют информацию о текстуре, чрезвычайно трудно смоделировать и являются чрезвычайно дорогими, что делает их использование в реальных экспериментах сложным.

https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

Сила Бинарных Сигналов

“Мы показываем, что нам не нужны детали о текстуре объекта, чтобы выполнить эту задачу. Нам просто нужны простые бинарные сигналы о том, что датчики касаются объекта или нет, и эти сигналы намного проще смоделировать и передать в реальный мир”, – сказал Ван.

Команда обучила свою систему, используя симуляции виртуальной роботизированной руки, вращающей разнообразный набор объектов, включая те, которые имеют неправильные формы. Система оценивает, какие датчики на руке касаются объекта в любой момент времени во время вращения. Она также оценивает текущие положения суставов руки, а также их предыдущие действия. Используя эту информацию, система инструктирует роботизированную руку, какой сустав нужно переместить в следующей точке времени.

Будущее Роботизированного Манипулирования

Исследователи протестировали свою систему на реальной роботизированной руке с объектами, с которыми система еще не столкнулась. Роботизированная рука смогла вращать разнообразные объекты без остановки или потери хватки. Объекты включали помидор, перец, банку арахисового масла и игрушечную резиновую утку, которая была наиболее сложным объектом из-за своей формы. Объекты с более сложными формами потребовали больше времени для вращения. Роботизированная рука также могла вращать объекты вокруг разных осей.

Команда сейчас работает над расширением своего подхода для более сложных задач манипулирования. Они в настоящее время разрабатывают методы, позволяющие роботизированным рукам ловить, бросать и жонглировать, например. “Манипулирование в руке – это очень распространенный навык, который есть у людей, но он очень сложен для роботов”, – сказал Ван. “Если мы сможем дать роботам этот навык, это откроет дверь к тем задачам, которые они могут выполнять”.

Это развитие отмечает значительный шаг вперед в области робототехники, потенциально проложив путь для роботов, которые могут манипулировать объектами в темноте или в визуально сложных средах.