Това е доста често срещано за хората - особено за тези, които работят в производството - да завържат възел, да съблекат корпуса от кабел, да поставят щифт в дупката или да използват ръчен инструмент като тренировка. Може да изглеждат като прости задачи, но наистина са много сложни и включват изключително фини движения на пръстите и ръцете.
Свързано съдържание
- Как роботи напуснаха лабораторията и започнаха да помагат на хората
Въпреки че роботите все повече се включват във фабричните работи и в широк спектър от други видове работа - включително в сферата на услугите и здравеопазването - сръчността им не е толкова впечатляваща. Тъй като хората за първи път ги докараха да работят в автомобилни фабрики преди повече от 50 години, ние създадохме роботи, които могат да заваряват, боядисват и сглобяват части доста добре. Днес най-добрите роботизирани ръце могат да вземат познати предмети и да ги преместят на други места - като например да вземете продукти от контейнери за съхранение и да ги поставите в кутии.
Но роботите не могат да ориентират правилно ръчния инструмент - да речем, да облицовате отвертка с глава на Phillips с каналите на винт или да насочите чук към пирон. И определено не могат да използват две ръце заедно по подробни начини, като подмяна на батериите в дистанционно управление.
Човешките ръце са отлични в тези задачи и много повече. За да се доближат дори до съперничество на това, на което нашите ръце са лесно способни, ръцете на роботите се нуждаят от по-голяма пъргавина, надеждност и сила - и те трябва да могат да усещат по-точно и да се движат дори по-фино, отколкото сега, за да разберат какво правят задържане и как да го захванете най-добре. За да могат роботите да работят заедно с хората, ще трябва да измислим как да направим роботи, които буквално могат да ни подадат ръка, когато нашите собствени двама не са достатъчни.
Моята изследователска група в Североизточния университет работи върху това, по-специално за хуманоидни роботи като Valkyrie на НАСА, която има три пръста и палец на всяка ръка. Всяка цифра има стави, подобни на кокал и всяка ръка има китка, която може да се върти лесно. Работим върху създаването на движения - комбинации от движения на ръката, китката, пръста и палеца, които заедно изпълняват задача, като например да премествате гаечен ключ в кръг, за да затегнете болт, или да дърпате количка от едно място на друго.
Всеки от тези промишлени роботи има множество специализирани инструменти. Възможно ли е много от задачите им да се изпълняват от роботизирани ръце? (Steve Jurvetson / flickr, CC BY)Значението на ръцете
Вместо да превръщаме всеки робот в персонализирана машина, пригодена за много специфична задача, ние трябва да проектираме роботи с много употреба или дори такива способни машини, които могат да бъдат наречени „общо предназначение“ - добре за почти всяка задача. Един от ключовете за успеха на тези видове роботи ще бъдат отличните ръце.
Работата ни е фокусирана върху проектирането на нов клас адаптивни ръце на роботи, способни на прецизни фини движения и автономно хващане. Когато роботите успеят да удрят ноктите, да сменят батериите и да направят други подобни движения - основни за хората, но много сложни за роботи - ще бъдем на път към сръчност като човек в ръцете на роботи.
Постигането на тази цел включва и изобретяване на нови дизайни, които включват твърди и меки елементи - начинът, по който човешката кост придава сила на сцепление, като кожата разпръсква налягането, така че чаша вино да не се счупи.
По-бързо разработване и тестване
Съвременните технологични подобрения улесняват процеса на развитие. С 3D печат можем да правим прототипи много бързо. Можем дори да направим компоненти за еднократна употреба за еднократна употреба, за да изпробваме различни механизми на разположение, като дву- или тристранни захващащи устройства за прости задачи за избор на място или антропоморфни ръце на роботи за по-деликатни операции.
Различни видове ръце на робот от NASA Valkyrie. (Североизточен университет, CC BY-ND)Тъй като електронните камери и сензори стават все по-малки, ние можем да ги включим по нови начини. Например, ако поставим сензори за налягане и камери в роботизирана ръка, те могат да дават обратна връзка на контролера на робота (независимо дали е човешки или автоматизиран), когато захватът е защитен или ако нещо започне да се изплъзва. Един ден те могат да усетят в коя посока се движи плъзгащият се обект, така че роботът да може да го хване.
Тези способности вече са втора природа за хората чрез зрение и проприоцепция (способността да усещат относителните позиции на части от тялото, без да гледат или да мислят за това). След като успеем да ги постигнем в роботи, те ще могат да правят неща като засичат дали схващането е твърде силно и стиска обект твърде силно.
Планиране на координирани движения
Друг важен момент ще бъдат разработването на методи за роботи, за да разберат какви движения трябва да правят в реално време, включително да усетят какво се случва в техните ръце във всеки момент. Ако ръката на робота може да открие промени в обектите, с които обработва, или да манипулира предмети, докато ги държи, те биха могли да помогнат за тези обичайни ръчни задачи като връзване на възел и събличане на тел.
Работата с две ръце заедно е още по-далеч в бъдещето, въпреки че би осигурила значителен тласък, особено за производството. Робот, който може да управлява тренировка с две ръце или да предава машинни части от една ръка в друга, биха били големи подобрения, позволяващи на фабриките да автоматизират още повече стъпки в своите процеси.
Това робот на бъдещето ли е? (НАСА)Ние хората все още не сме разработили тези системи. Постигането на човешка автономна сръчност на роботите ще задържи изследователите, технолозите и иноваторите по роботика в обозримо бъдеще. Това няма да забави продължаващата революция в роботизацията в производството, тъй като текущите процеси все още имат много място за автоматизация, за да подобрят безопасността, скоростта и качеството. Но тъй като правим роботи още по-добри, те ще могат да ни помогнат.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Таскин Падир, доцент по електротехническо и компютърно инженерство, Североизточен университет