Швейцарские инженеры создали алгоритм для роботов, позволяющим им вырезать из глины скульптуры заданной формы. Пользователь создает изначальную модель и указывает части, с которыми нужно работать отдельно, а робот рассчитывает оптимальные траектории движения инструмента и выполняет их. Статья о разработке была представлена на конференции SCF 2020 и доступна на сайте Disney Research.
Традиционно скульптуры создаются вручную при помощи инструментов, которые позволяют отсекать от твердой заготовки лишние части до момента, когда от нее останется лишь задуманная форма. Этот процесс легко воспроизвести с помощью автоматического фрезерного станка. Но если скульптуру необходимо выполнить из глины или другого мягкого материала, этот метод не подходит. Для некоторых мягких материалов можно использовать метод замораживания, при котором его охлаждают до твердого состояния, но с глиной этот метод пока не применяется, и в любом случае он усложняет процесс и растягивает его по времени.
Инженеры из Disney Research и Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Стелиана Короса (Stelian Coros) создали алгоритм, позволяющий роботам работать с глиной и вырезать из нее скульптуры заданной формы, оставляя при этом характерные для ручной работы штрихи. Основная часть творчества остается за человеком: исходную 3D-модель в электронном виде создает он. Также человек размечает на поверхности модели линии. Они используются для разделения поверхности будущей скульптуры на зоны, которыми робот занимается отдельно.
После того как алгоритм получил модель и размеченные на ней зоны, он проводит первичную разметку штрихов — траекторий, вдоль которых будет идти петля, отсекающая лишнюю глину. Затем пользователь может посмотреть на схему штрихов и внести изменения, например, поменяв количество штрихов в каждой зоне и зазоры на границах между зонами. После правок алгоритм приступает к основному расчету, в котором оптимизирует траектории движения петли по глиняной заготовки таким образом, чтобы минимизировать разницу между изначальной 3D-моделью и реальной скульптурой. Расчеты, опять-таки, происходят отдельно для каждой зоны.
Во время тестов системы инженеры использовали роботизированный манипулятор, на конце которого была закреплена П-образная петля из проволоки толщиной в миллиметр. Размеры петли составляют сантиметр по ширине и три сантиметра по высоте. Они протестировали алгоритм на четырех разных моделях: торсе, глазу, лице и ленте Мебиуса. На представленных фотографиях видно, что в целом робот неплохо передает изначальную форму, если учитывать, что он использует очень широкий инструмент. При этом, несмотря на большую ширину петли, робот справился даже с мелкими деталями, такими как глаза. Также на одной из иллюстраций можно видеть, как на конечный результат влияет расположение зон и направление срезов.
Ранее в этом году группа инженеров под руководством Стелиана Короса создала другого робота-скульптора. Он работает с более простым материалом — пенополистиролом. Во время работы робот использует нагретую металлическую проволоку, которая расплавляет пенополистирол и отрезает лишние части. Благодаря тому, что он может изгибать проволоку, в материале можно вырезать плавные изгибы.
Григорий Копиев
И научились раскладывать вещи по коробкам
Компания Tesla показала обновленных роботов Tesla Bot, известных также как Optimus. В опубликованном видео роботы ходят в помещениях и на улице, составляют карту окружения и перемещают небольшие предметы. Также на видео показана возможность обучения робота новым действиям путем копирования движений человека. За последнее десятилетие в разработке человекоподобных роботов произошел существенный прогресс. На место неуклюжих устройств, которые еще недавно испытывали проблемы с поддержанием равновесия при ходьбе, приходят роботы, способные бегать, танцевать и даже выполнять акробатические трюки, как популярный робот Atlas от компании Boston Dynamics. Одновременно с этим все большее число компаний присоединяется к разработке человекоподобных роботов. В 2021 году генеральный директор компании Tesla Илон Маск анонсировал разработку человекоподобного робота Tesla Bot. В сентябре 2022 года в рамках мероприятия AI Day состоялась презентация двух первых прототипов. Один из них мог стоять, поддерживая равновесие, самостоятельно передвигаться по сцене на ногах и двигать руками. Участники презентации показали несколько видео, демонстрирующих передвижение робота в помещениях офиса компании и взаимодействие Tesla Bot с предметами с помощью человекоподобных рук с пятью пальцами. Второй робот демонстрировал новый дизайн корпуса, но при этом не мог самостоятельно передвигаться. Также сообщались некоторые технические характеристики прототипа. Емкость его батареи составляет 2,3 киловатт-часа, а в качестве компьютера используются те же компьютеры, что и в автомобильных автопилотах компании. Кроме того, для навигации в пространстве робот будет использовать доработанные алгоритмы автомобильного автопилота. https://www.youtube.com/watch?v=XiQkeWOFwmk 16 мая 2023 года на ежегодной встрече акционеров компании Tesla Илон Маск представил видео, демонстрирующее некоторые возможности текущей версии робота. В нем можно увидеть, как роботы Tesla Bot медленно шагают по офису и в гараже с электрическими пикапами Tesla Cybertruck, а также выполняют некоторые простые действия, например, перекладывают предметы из одного контейнера в другой. Дизайн верхней части их корпуса соответствует версии, представленной осенью 2022 года. В одной из сцен показана работа манипуляторов, имитирующих строение человеческой кисти с подвижными пальцами. Ими робот может осторожно обхватывать, поднимать и перемещать предметы. Обучать робота таким движениям можно с помощью системы, отслеживающей движения человека. По оценке главы Tesla, в будущем спрос на роботов подобных Optimus может достигнуть от 10 до 20 миллионов штук. Ранее мы рассказывали о создаваемом компанией Agility Robotics человекоподобном роботе Digit. В последней версии у него наконец появилась голова с большими светодиодными глазами, а также подвижные манипуляторы на концах рук, с помощью которых он может лучше обхватывать переносимые им контейнеры.