Роботы смогли собрать стул из IKEA
Инженеры из Сингапура научили двух роботов-манипуляторов собирать стул из IKEA из набора исходных деталей. Они самостоятельно берут детали, вставляют в них шканты и соединяют в единую конструкцию, рассказывают разработчики в журнале Science Robotics.
Сборка мебели из готовых наборов деталей с подробной инструкцией может казаться относительно легким занятием. Но роботам для этого требуется иметь точную систему позиционирования для того, чтобы правильно располагать детали, датчики усилия, для того, чтобы не сломать их, а также обладать несколькими другими навыками и знать точную последовательность сборки. В результате в этой области мало разработок и большинство из них могут выполнять только одну из базовых операций. Например, в 2015 году инженеры из Наньянского технологического университета под руководством Куанга Кыонга Фама (Quang-Cuong Pham) научили роботов вставлять деревянный шкант в паз мебели.
Теперь они доработали эту систему и научили роботов всем необходимым навыкам для сборки каркаса стула из набора деталей. Как и в прошлой работе, исследователи использовали два серийных робоманипулятора с захватами на конце и шестиосевыми датчиками усилия. Перед роботами установлена 3D-камера, помогающая им «видеть» детали и синхронизировать свои движения. Она накладывает на отсканированное пространство модели деталей и определяет положение настоящих деталей.
Поскольку робот имеет высокую, но не идеальную точность позиционирования, инженеры разработали интересный способ поиска паза для шканта. После того, как шкант соприкоснулся с поверхностью детали, робот начинает перемещать его по спирали до момента, когда деталь практически перестает оказывать сопротивление — это значит, что шкант оказался над пазом. После этого робот просто вставляет шкант до того, как сопротивление детали достигнет заранее заданного порогового значения.
Разработчики создали систему планирования движений, позволяющую роботам выполнять действия вместе, например, один из них держит деталь, а другой берет шкант и вставляет в паз. Кроме того, она помогает им не сталкиваться, несмотря на то, что их области движений пересекаются. Инженеры продемонстрировали работу роботов на примере деревянного стула из IKEA. На сборку стула из набора деталей роботам понадобилось чуть более двадцати минут (большая часть времени ушла не непосредственно на движения, а на их планирование):
Некоторые люди предпочитают собирать мебель не из готовых наборов, а из исходных материалов по своему проекту. Инженеры из Массачусетского технологического института создали для таких людей систему из нескольких роботов, которые могут самостоятельно нарезать детали для мебели из исходных материалов. После этого их остается только самостоятельно собрать или поручить это роботам наподобие тех, которые создали сингапурские исследователи.
Григорий Копиев
Он плавает со скоростью 2 метра в секунду, а скорость на суше составляет 0,5 метра в секунду
Инженеры разработали беспилотник-амфибию, который может летать, плавать по поверхности воды и ездить по земле. Дрон построен по трикоптерной схеме с тремя соосными парами пропеллеров. Для движения по земле используются три всенаправленных колеса, а для плавания — два водяных винта. Чтобы дрон не утонул, на раме закреплена пенопластовая пластина. Амфибию можно использовать, например, для отбора проб и образцов в разных средах. Доклад, описывающий конструкцию, был представлен в рамках конференции International Conference on Unmanned Aircraft Systems 2023. Вместо нескольких разных роботов для выполнения задач в разных средах иногда проще использовать один универсальный аппарат. Например, для обследования состояния надводных и подводных частей мостов инженеры создали октокоптер, который может летать и плавать, используя для этого одни и те же винты. Также существуют проекты, в которых дроны получают возможность передвигаться по земле с помощью колес или ног. Благодаря этому удается значительно сократить расход энергии, которая очень быстро расходуется во время полета. Инженеры под руководством Димитриса Чайкалиса (Dimitris Chaikalis) из Университета Нью-Йорка совместили в одном дроне возможности передвижения в воздухе, по воде и по земле. Разработанный ими дрон построен по схеме трикоптера. На концах каждого из трех плечей находятся по два соосных трехлопастных пропеллера. Помимо шести воздушных винтов дрон оснащен также двумя водяными. Движение по земле во всех направлениях обеспечивается за счет трех всенаправленных колес. Так как устройство не предназначено для погружения на глубину, для сохранения положительной плавучести в центральной его части расположена пластина из пенопласта. При этом часть рамы дрона с колесами и водяными винтами находится под поплавком и остается погруженной в воду. Для защиты электронных компонентов от воды они помещены в пластиковый герметичный корпус. Управление одиннадцатью актуаторами дрона происходит с помощью двух отдельных полетных контроллеров PixHawk, один из которых отвечает за полет, а второй за езду и плавание. В роли бортового компьютера высокого уровня, отвечающего за навигацию и планирование маршрута, выступает Intel NUC. Заряда аккумулятора емкостью 12 ампер-час хватает на 18 минут полета, максимальная масса которого не превышает десяти килограмм. В испытаниях дрон взлетал с поверхности воды, после нескольких минут полета приземлялся и продолжал движение на колесах. Скорость передвижения по суше составила 0,5 метра в секунду, а по воде — около 2 метров в секунду. Разработчики отмечают и минусы конструкции: пенопласт впитывает воду, его масса увеличивается на 20 процентов в течение 30 минут, проведенных в воде. При этом обратный процесс происходит медленнее — на воздухе потеря 20 процентов дополнительного веса происходит за 100 минут. Этот эффект в будущем будет учтен в системе управления дроном. Другой способ справиться с впитыванием влаги — водоотталкивающее покрытие, однако оно также увеличивает общий вес конструкции. У этого беспилотника, как и у большинства других гибридных дронов, части конструкции, которые используются для передвижения по земле, никак не используются в остальных режимах. Ранее мы писали про дрон-трансформер Morphobot M4, разработчики которого пошли другим путем. Беспилотник может ездить по поверхности как четырехколесный ровер, а в нужный момент трансформируется в полноценный квадрокоптер. При этом обода его колес превращаются в защитные бампера воздушных винтов, расположенных на колесных осях.