Нова ера в робототехніці: обертання об’єктів за допомогою дотику

У рамках революційного відкриття команда інженерів з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго (UCSD) розробила роботизовану руку, яка може обертати об’єкти лише за допомогою дотику, без потреби у візуальній інформації. Цей інноваційний підхід був натхненний легким способом, у який люди обробляють об’єкти, не потребуючи бачити їх.

Чутливий до дотику підхід до маніпуляції об’єктами

Команда обладнала чотирипальцеву роботизовану руку 16 сенсорами дотику, розподіленими по її долоні та пальцях. Кожен сенсор, вартістю близько 12 доларів, виконує просту функцію: він визначає, чи торкається об’єкт до нього чи ні. Цей підхід унікальний, оскільки він використовує численні низькоцінові, низькорозрізнені сенсори дотику, які використовують прості бінарні сигнали – доторк чи відсутність доторку – для виконання роботизованого обертання у руці.

Натомість інші методи залежать від декількох високоцінових, високорозрізнених сенсорів дотику, прикріплених до малої частини роботизованої руки, переважно на кінчиках пальців. Сяолун Ван, професор електротехніки та комп’ютерних наук у UC Сан-Дієго, який очолював дослідження, пояснив, що ці підходи мають кілька обмежень. Вони мінімізують можливість того, що сенсори вступлять у контакт з об’єктом, обмежуючи здатність системи відчувати. Високорозрізнені сенсори дотику, які надають інформацію про текстуру, дуже важко змоделювати та надзвичайно дорогі, що робить їх важкими для використання у реальних експериментах.

Потужність бінарних сигналів

“Ми показуємо, що нам не потрібна інформація про текстуру об’єкта для виконання цього завдання. Нам потрібні лише прості бінарні сигнали про те, чи торкаються сенсори до об’єкта чи ні, і ці сигнали набагато легші для моделювання та перенесення у реальний світ”, – сказав Ван.

Команда тренувала свою систему за допомогою симуляцій віртуальної роботизованої руки, яка обертала різноманітні об’єкти, включаючи ті, які мають нерівномірні форми. Система оцінює, які сенсори на руці торкаються об’єкта в будь-який момент часу під час обертання. Вона також оцінює поточні позиції суглобів руки, а також їх попередні дії. Використовуючи цю інформацію, система інструктує роботизовану руку, який суглоб потрібно рухати в наступний момент часу.

Майбутнє роботизованої маніпуляції

Дослідники випробували свою систему на реальній роботизованій руці з об’єктами, з якими система ще не зустрічалася. Роботизована рука змогла обертати різні об’єкти без зупинки або втрати хватки. Об’єкти включали помідор, перець, банку арахісової пасти та іграшкового гумового каченя, яке було найскладнішим об’єктом через свою форму. Об’єкти з більш складними формами потребували більше часу для обертання. Роботизована рука також могла обертати об’єкти навколо різних осей.

Команда зараз працює над розширенням свого підходу до більш складних завдань маніпуляції. Вони розробляють техніки, які дозволять роботизованим рукам ловити, кидати та жонглювати, наприклад. “Маніпуляція у руці – це дуже поширений навик, який мають люди, але він дуже складний для роботів”, – сказав Ван. “Якщо ми можемо надати роботам цей навик, це відкриє двері до тих завдань, які вони можуть виконувати.”

Цей розвиток став значним кроком вперед у галузі робототехніки, потенційно відкриваючи шлях для роботів, які можуть маніпулювати об’єктами у темряві або у візуально складних середовищах.