Новый рассвет в робототехнике: вращение объектов с помощью касаний

Команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) разработала новаторскую разработку — роботизированную руку, которая может вращать объекты только с помощью прикосновения, без необходимости визуального ввода. Этот инновационный подход был вдохновлен тем, как легко люди обращаются с объектами, не обязательно видя их.

Сенсорный подход к манипулированию объектами

Команда оснастила роботизированную руку с четырьмя пальцами 16 сенсорными датчиками, расположенными на ее ладони и пальцах. Каждый датчик стоимостью около 12 долларов выполняет простую функцию: он определяет, касается ли его объект или нет. Этот подход уникален, поскольку он основан на многочисленных недорогих сенсорных датчиках с низким разрешением, которые используют простые двоичные сигналы — касание или отсутствие касания — для выполнения роботизированного вращения в руке.

Напротив, другие методы зависят от нескольких дорогостоящих сенсорных датчиков с высоким разрешением, прикрепленных к небольшой области роботизированной руки, в основном к кончикам пальцев. Сяолун Ван, профессор электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Сан-Диего, который руководил исследованием, объяснил, что у этих подходов есть несколько ограничений. Они сводят к минимуму вероятность того, что датчики соприкоснутся с объектом, ограничивая возможности системы обнаружения. Сенсорные датчики с высоким разрешением, которые предоставляют информацию о текстуре, чрезвычайно сложно смоделировать, и они непомерно дороги, что затрудняет их использование в реальных экспериментах.

Сила бинарных сигналов

«Мы показываем, что для выполнения этой задачи нам не нужны подробности о текстуре объекта. Нам просто нужны простые двоичные сигналы о том, коснулись ли датчики объекта или нет, и их гораздо проще смоделировать и перенести в реальный мир», — сказал Ван.

Команда обучила свою систему, используя симуляции виртуальной роботизированной руки, вращающей разнообразный набор объектов, в том числе неправильной формы. Система оценивает, к каким датчикам на руке прикасается объект в любой момент времени во время вращения. Он также оценивает текущее положение суставов рук, а также их предыдущие действия. Используя эту информацию, система инструктирует роботизированную руку, какой сустав должен двигаться и куда в следующий момент времени.

Будущее роботизированных манипуляций

Исследователи протестировали свою систему на реальной роботизированной руке с объектами, с которыми система еще не сталкивалась. Роботизированная рука могла вращать различные объекты, не останавливаясь и не теряя хватки. Среди объектов были помидор, перец, банка арахисового масла и игрушечная резиновая уточка, которая была самым сложным объектом из-за своей формы. Объекты более сложной формы вращались дольше. Роботизированная рука также могла вращать объекты вокруг разных осей.

Сейчас команда работает над расширением своего подхода к более сложным задачам манипулирования. В настоящее время они разрабатывают методы, позволяющие роботизированным рукам, например, ловить, бросать и жонглировать. «Ручное манипулирование — это очень распространенный навык, который есть у людей, но роботам очень сложно его освоить», — сказал Ван. «Если мы сможем дать роботам этот навык, это откроет двери для тех задач, которые они могут выполнять».

Эта разработка знаменует собой значительный шаг вперед в области робототехники, потенциально прокладывая путь для роботов, которые могут манипулировать объектами в темноте или в визуально сложных условиях.