Швейцарцы создали вакуумную робогусеницу
Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали модульного робота, работающего за счет вакуума. Большая его часть состоит из камер с пористым материалом. За счет откачивания воздуха из этих камер робот может изгибаться и двигаться подобно гусенице. Также робота можно оборудовать вакуумными присосками, благодаря которым он может лазать по вертикальным поверхностям и захватывать предметы. Он состоит из модулей, набор и количество которых можно менять для разных целей. Статья опубликована в Science Robotics.
Инженеры часто представляют новых мягких роботов. Они имеют несколько преимуществ по сравнению со своими жесткими аналогами, в частности, они не так травмоопасны, как роботы с жестким каркасом, и их можно применять в медицинских целях. Иногда в таких роботах используется пневматика как основной привод систем, но при этом давление, как правило, выше атмосферного.
Швейцарские инженеры также использовали давление в качестве движущей силы своего робота, но в их разработке оно понижается, а не повышается. Другим заметным отличием от аналогичных проектов является модульность конструкции. Большую часть каждого сегмента робота занимают три воздушных камеры. Они сделаны из полиуретановой пены, и покрыты силиконовым слоем.
За счет пористой пены размер камер можно уменьшать, откачав часть воздуха из них. Поскольку ими можно управлять независимо, робот может гнуться в разные стороны. Исследователи показали несколько задач, которые способен выполнять робот. Он может передвигаться подобно гусенице по горизонтальным поверхностям. Если добавить к нему модуль с воздушной присоской, он может передвигаться и по вертикальным гладким поверхностям, например, по окну. Также инженеры показали, что с помощью присоски он может захватывать и перемещать предметы.
Несмотря на то, что в целом конструкция робота, особенно его модульность, выглядит довольно эффективной, у него есть очевидный недостаток: робот должен все время быть подключенным к внешнему компрессору, обеспечивающему изменение давления.
Недавно американские инженеры представили робота-червя, который также перемещается за счет сокращения и расширения. Интересно, что в отличие от многих подобных разработок, основные его части состоят из бумаги. В частности, он оборудован двумя бумажными элементами, сложенными с помощью техники оригами таким образом, что они могут конвертировать вращательное движение моторов в поступательно движение всей конструкции.
Григорий Копиев
И реагировать на них движениями
Американские инженеры связали на автоматическом станке свитеры для роботов, которые помогают ощущать прикосновения с помощью вшитых датчиков нажима. Свитеры пригодятся, чтобы управлять движениями роботов на производстве. Работа доступна на arXiv.org. Для работы на производстве с людьми, роботам нужно быть очень осторожными, чтобы случайно не травмировать человека. Есть разные способы сделать роботов безопасными, например прикреплять к ним мягкие подушки. Другая идея — научить роботов быстро определять контакт и отодвигаться от человека. В отличие от людей, у роботов нет кожи, но для них можно сделать другую систему для распознавания ощущений из жестких или эластичных материалов, или даже одежду из текстиля, если встроить в нее датчики прикосновений. Одежду можно быстро изготавливать на ткацком станке в промышленных масштабах, и надевать на роботов разных форм и размеров. Группа инженеров из Университета Карнеги под руководством Джеймса МакКанна (James McCann) и Ян Вэньчжэня (Yuan Wenzhen) создала свитеры для роботов, которые могут надежно определять прикосновения. По словам авторов, обычно у текстильных сенсоров есть проблема: они быстро деформируются и перестают надежно работать. Исследователи попробовали с этим справиться, связав свитеры из трех слоев пряжи. Верхний и нижний слой сделаны из обычного нейлона, на котором чередуются широкие и узкие полосы. Широкие полосы сотканы из полиэстеровой металлизированной пряжи, которая хорошо проводит электричество, а узкие полосы изолятора сделаны из акрила. Средний слой — это сетка из района (искусственного шелка). Чем она тоньше, тем выше чувствительность свитера к легким прикосновениям, и наоборот — плотный средний слой подходит для сильных нажатий. Слои ткани с помощью пуговиц с проводами соединяются с устройством для считывания сопротивления, и вместе с ним превращаются в электронную схему. Когда кто-то дотрагивается до свитера, верхний и нижний слои ткани соприкасаются через отверстия в районовой сетке, и сопротивление в системе уменьшается. По сопротивлению можно определить силу нажатия. Инженеры протестировали, насколько надежно устройство определяет силу и место контакта со свитером. Первая серия экспериментов проверяла, как эффективность сенсоров меняется со временем. Эксперименты включали 42 секунды контакта с сенсорами по 20-30 раз на протяжении 4 дней. Авторы не приводят точные цифры результатов, но утверждают что сенсоры показывали стабильные результаты по определению места контакта все 4 дня, с небольшими погрешностями в конце эксперимента. Также исследователи протестировали точность сенсоров на плоской и изогнутой поверхности. На плоской поверхности по сопротивлению датчиков можно было точно определить силу нажатия. На изогнутой поверхности корреляция между сопротивлением и силой нажатия сохранилась, но выросло ее стандартное отклонение. Таким образом, сложность поверхности негативно повлияла на точность определения нажатия. Наконец, инженеры проверили эффективность чувствительных свитеров на роботах. Они надели свитер на робота Kuri, который должен был повернуть голову в ответ на прикосновение. В будущем технологию RobotSweater можно использовать, чтобы обучать роботов: например, похлопать по плечу в качестве похвалы. Пока инженеры показали, как свитеры могут пригодиться на производстве: например, промышленный робот в свитере останавливается и меняет направление движения в ответ на прикосновения. https://www.youtube.com/watch?v=YGUV1dHuCRc Прикосновения может определять не только одежда для роботов, но и искусственная кожа, которую разработала группа ученых из Стэнфордского университета. Пока кожу испытали на крысах, но авторы планируют в будущем встроить ее в человеческие протезы, чтобы улучшить их чувствительность.