Новая Эра в Робототехнике: Сенсорное Вращение Объектов

В результате прорывного развития команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) разработала роботизированную руку, способную вращать объекты с помощью осязания, без необходимости визуального ввода. Этот инновационный подход был вдохновлен легким способом, которым люди обращаются с объектами, не обязательно видя их.

Чувствительный Подход к Манипуляции Объектами

Команда оснастила четырехпалую роботизированную руку 16 тактильными датчиками, расположенными на ее ладони и пальцах. 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 тактильных датчиках, которые используют простые бинарные сигналы – касание или нет касания – для выполнения роботизированного вращения в руке.

В отличие от этого, другие методы полагаются на несколько высокозатратных, высокоразрешающих тактильных датчиков, прикрепленных к небольшой области роботизированной руки, в основном к кончикам пальцев. Сяолун Ван, профессор электротехники и компьютерных наук в UC San Diego, который возглавлял исследование, объяснил, что эти подходы имеют несколько ограничений. Они минимизируют шанс того, что датчики вступят в контакт с объектом, ограничивая способность системы к обнаружению. Высокоразрешающие тактильные датчики, которые предоставляют информацию о текстуре, чрезвычайно трудно симулировать и являются чрезвычайно дорогими, что делает их трудными для использования в реальных экспериментах.

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, касаются ли датчики объекта или нет, и эти сигналы намного легче симулировать и передавать в реальный мир”, – сказал Ван.

Команда обучила свою систему с помощью симуляций виртуальной роботизированной руки, вращающей разнообразный набор объектов, включая объекты с нерегулярными формами. 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 следующий момент времени.

Будущее Роботизированной Манипуляции

Исследователи протестировали свою систему на реальной роботизированной руке с объектами, с которыми система еще не встречалась. 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 манипуляции. Они разрабатывают методы, которые позволят роботизированным рукам ловить, бросать и жонглировать, например. “Манипуляция 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 представляет собой значительный шаг вперед в области робототехники, потенциально открывая путь для роботов, которые могут манипулировать объектами в темноте или в визуально сложных средах.