Японцы показали большого телеуправляемого человекоподобного робота
Японская компания Man-Machine Synergy Effectors показала прототип большого человекоподобного робота с руками и головой, управляемого с помощью VR-стенда. Оператор внутри стенда двигает руками, а стенд конвертирует эти движения в аналогичные движения робота.
Практически все человекоподобные роботы либо соразмерны ему, либо меньше по размеру (хотя есть и исключения в виде БЧР). Прежде всего это связано с тем, что роботы так или иначе работают рядом с человеком и в среде, адаптированной для людей. Но в некоторых случаях робот крупнее человека может быть полезен, например, на производстве крупных конструкций или в зоне стихийных бедствий с большими завалами. Тем не менее создавать таких роботов сложно, потому что наработок для них ни в исследовательских работах, ни в серийных устройствах почти нет, а масштабировать конструкции и технические решения не всегда просто.
Японская компания Man-Machine Synergy Effectors (очевидно, она названа по аналогии с представленной в 2008 году одноименной концепцией роботов, управляемых движениями человека, но контролирующих свою силу, чтобы не нанести ему травму) представила прототип большого человекоподобного робота. Он воспроизводит верхнюю часть тела человека — туловище, две руки и голову. Компания не называет точные размеры робота, но судя по видеозаписям, он 2-3 раза выше человека, а кроме того, располагается на высокой платформе.
На каждой руке у робота есть три пальца, с помощью которых он может хватать предметы. На демонстрации робот хватал только легкую полимерную палку и футбольный мяч, но, вероятно, он способен поднимать и большие грузы. Руки робота управляются человеком в VR-стенде.
В нем есть кресло с двумя большими рычагами для рук и двумя педалями. Во время демонстраций педали были зафиксированы на месте, но, судя по всему, в будущем они будут работать как рычаги для рук и позволять двигать ногами робота. Все рычаги прикреплены к стенду через дельта-робота — конструкцию из трех рычагов, конец которой может двигаться в произвольном направлении. Оператор может двигать рычаги рук в нужном направлении и тем самым двигать руки робота.
Оператор сидит в стенде с надетым VR-шлемом, транслирующим ему стереоскопическое изображения с двух камер на голове робота. Также он считывает движения головы и в реальном времени переносит их на голову робота.
В этом роботе используется не прямое копирование движений человека, а управление при помощи рычагов, положение которых переносится на робота. Эту схему ранее уже использовали на меньших по размеру роботах, но помимо нее также есть и другой подход, при котором считывающий аппарат закрепляется на конечностях человека и полностью копирует их положение, работая по принципу экзоскелета.
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.