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

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

Чутливий до дотику підхід до маніпуляції об’єктами

Команда оснастила чотирипальцеву роботизовану руку 16 датчиками дотику, розташованими по її долоні та пальцях. Кожен датчик, вартість якого становить близько 12 доларів, виконує просту функцію: він визначає, чи торкається об’єкт до нього чи ні. Цей підхід унікальний, оскільки він спирається на численні низькобюджетні, низькорозрізнені датчики дотику, які використовують прості двійкові сигнали – дотик чи ні дотик – для виконання обертання об’єкта в руці робота.

Натомість інші методи залежать від декількох високобюджетних, високорозрізнених датчиків дотику, прикріплених до малої частини роботизованої руки, в основному на кінчиках пальців. Сяолун Ван, професор електротехніки та інформатики в UC San Diego, який очолив дослідження, пояснив, що ці підходи мають кілька обмежень. Вони зменшують можливість того, що датчики вступлять у контакт з об’єктом, обмежуючи здатність системи відчувати. Високорозрізнені датчики дотику, які надають інформацію про текстуру, надзвичайно важко змоделювати та є надзвичайно дорогими, що робить їх використання в реальних експериментах складним.

Потужність двійкових сигналів

“Ми доводимо, що нам не потрібно знати деталі про текстуру об’єкта, щоб виконувати цю задачу. Нам просто потрібно прості двійкові сигнали про те, чи торкаються датчики об’єкта чи ні, і ці сигнали значно легше змоделювати та перенести у реальний світ”, – сказав Ван.

Команда навчала свою систему за допомогою симуляцій віртуальної роботизованої руки, яка обертала різноманітні об’єкти, включаючи ті, які мали нерівні форми. Система оцінює, які датчики 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 маніпуляції роботами

Дослідники протестували свою систему на реальній роботизованій руці з об’єктами, з якими система ще не зустрічалася. Роботизована рука змогла обертати різноманітні об’єкти без зупинки чи втрати хватки. Об’єкти включали помідор, перець, банку арахісової пасти та іграшку з резинового качалки, яка була найбільш складним 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 зараз розробляють техніки, які дозволять роботизованим рукам ловити, кидати та жонглювати, наприклад. “Маніпуляція в руці – це дуже поширений навик, який мають люди, але це дуже складно для роботів освоїти”, – 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 сфері робототехніки, потенційно прокладаючи шлях для роботів, які можуть маніпулювати об’єктами у темряві чи в візуально складних середовищах.