Новий світанок у робототехніці: обертання об’єктів на основі дотику

Команда інженерів з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго (UCSD) розробила новаторську розробку роботизованої руки, яка може обертати об’єкти лише за допомогою дотику, без необхідності візуального введення. Це інноваційний підхід був натхненний легким способом, яким люди керують об’єктами, не обов’язково бачачи їх.

Сенсорний підхід до маніпулювання об’єктами

Команда оснастила роботизовану руку з чотирма пальцями 16 датчиками дотику, розташованими на долоні та пальцях. Кожен датчик, вартістю близько 12 доларів, виконує просту функцію: він визначає, торкається об’єкт до нього чи ні. Цей підхід є унікальним, оскільки він базується на численних недорогих датчиках дотику з низькою роздільною здатністю, які використовують прості двійкові сигнали (дотик чи відсутність дотику) для роботизованого обертання в руці.

Навпаки, інші методи залежать від кількох дорогих датчиків дотику з високою роздільною здатністю, прикріплених до невеликої ділянки руки робота, переважно на кінчиках пальців. Сяолун Ван, професор електротехніки та комп’ютерної інженерії Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, який керував дослідженням, пояснив, що ці підходи мають кілька обмежень. Вони зводять до мінімуму ймовірність контакту датчиків з об’єктом, обмежуючи здатність системи сприймати. Сенсорні датчики з високою роздільною здатністю, які надають інформацію про текстуру, надзвичайно важко моделювати та є непомірно дорогими, що ускладнює їх використання в експериментах у реальному світі.

Потужність двійкових сигналів

«Ми показуємо, що для виконання цього завдання нам не потрібні деталі про текстуру об’єкта. Нам просто потрібні прості двійкові сигнали про те, торкалися датчики об’єкта чи ні, і їх набагато легше змоделювати та перенести в реальний світ», – сказав Ван.

Команда навчила свою систему, використовуючи моделювання віртуальної роботизованої руки, яка обертає різноманітний набір об’єктів, у тому числі об’єктів неправильної форми. Система оцінює, яких датчиків на руці торкається об’єкт у будь-який момент часу під час обертання. Також оцінюється поточне положення суглобів кисті, а також їхні попередні дії. Використовуючи цю інформацію, система інструктує роботизовану руку, який суглоб куди потрібно перемістити в наступний момент часу.

Майбутнє роботизованої маніпуляції

Дослідники перевірили свою систему на реальній руці робота з об’єктами, з якими система ще не стикалася. Роботизована рука могла обертати різноманітні об’єкти, не зупиняючись і не втрачаючи фіксації. Серед об’єктів були помідор, перець, банка арахісового масла та іграшкова гумова качка, яка була найскладнішим об’єктом через свою форму. Об’єкти складнішої форми оберталися довше. Роботизована рука також могла обертати предмети навколо різних осей.

Зараз команда працює над розширенням свого підходу до більш складних завдань маніпулювання. Наразі вони розробляють техніку, яка дозволить роботам ловити, кидати та жонглювати, наприклад. «Маніпуляція руками — це дуже поширена навичка, якою володіємо ми, люди, але роботам її дуже складно освоїти», — сказав Ван. «Якщо ми зможемо дати роботам цю навичку, це відкриє двері для завдань, які вони можуть виконувати».

Ця розробка знаменує значний крок вперед у галузі робототехніки, потенційно прокладаючи шлях для роботів, які можуть маніпулювати об’єктами в темряві або в візуально складних середовищах.