https://frosthead.com

Направете роботи, които могат да работят с ръцете си

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.

промишлени роботи 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. 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? 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. Разговорът

Таскин Падир, доцент по електротехническо и компютърно инженерство, Североизточен университет

Направете роботи, които могат да работят с ръцете си