Пневматические щупальца позволили роботу ухватить предметы сложной формы
При надувании они изгибаются и обхватывают предмет с разных сторон
Американские инженеры разработали для роботов захват в виде щупальцев. Они представляют собой полые трубки с несимметричной конструкцией: она позволяет трубкам закручиваться при подаче воздуха и захватывать предметы разной формы. Статья о разработке опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, ее препринт доступен на arXiv.org.
Для нас взять со стола кружку или достать из кармана смартфон — простая и отточенная до автоматизма задача, которую мы делаем, не задумываясь. Но на самом деле чтобы схавтить предмет, мы анализируем его размеры, форму и даже можем предположить по его виду, сколько он весит и насколько он жесткий. Воссоздать эти навыки в роботе — весьма трудная задача, над решением которой работает много инженерных групп по всему миру. И они выбирают самые разные подходы. Так, некоторые из них пытаются научить роботов прогнозировать свойства предметов подобно людям. Другие же создают универсальные захваты, которые не требуют подобного прогнозирования. Как правило, такой подход оказывается проще и дешевле в реализации, хотя может давать не самые высокие результаты.
Этот подход выбрала и группа под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) из Гарвардского университета. Инженеры решили создавать захват не из пары сжимающихся частей, как часто делают при разработке робоманипуляторов, а набор из множества простых и пассивных элементов.
В манпуляторе установлено 12 полых трубок из эластомера, закрытых с одной стороны и подключенных к насосу с другой. Особенность этих трубок заключается в том, что они их строение не идеально круглое: с одной стороны стенка сделана толще. В обычном состоянии это незаметно, но когда насос начинает закачивать в них воздух эта ассиметрия заставляет трубку изгибаться и закручиваться вокруг предмета. Кроме того, трубки могут закручиваться вокруг или упираться друг в друга, увеличивая вероятность удачного захвата.
Одной такой трубки, как правило, недостаточно схватить предмет, особенно если в нем нет полостей. Но за счет того, что их 12, манипулятор эффективно хватает предметы разной формы и с разным типом поверхности. А чтобы отпустить предмет, достаточно убрать из трубок избыточное давление, выключив пневмонасос.
Пока лишь со скоростью 1,6 миллиметра в секунду
Американские инженеры разработали робота, способного автономно передвигаться в толще сыпучего материала, проталкивая себя вперед с помощью двух конечностей, напоминающих плавники. В испытаниях робот продемонстрировал способность передвигаться в песке на глубине около 127 миллиметров со скоростью до 1,6 миллиметра в секунду. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Сыпучие материалы, такие как песок, мягкие почвы, снег или лунный реголит, представляют собой довольно сложную среду для передвижения. Объекты, движущиеся в их толще, испытывают высокое сопротивление, возрастающее с глубиной погружения. Кроме того, сыпучая среда ограничивает возможности зондирования и обнаружения препятствий. Тем не менее инженеры пытаются создать роботов, способных передвигаться в таких условиях. Например, американские разработчики представили прототип робочервя, способного двигаться в толще песка. Для снижения сопротивления он выдувает перед собой воздух, и одновременно разматывает мягкую оболочку своей передней части, выталкивая ее вперед, в то время как остальное тело остается неподвижным. Это позволяет значительно снизить сопротивление движению. Однако для его работы требуется воздух, который приходится подводить с поверхности. Создать робота, который смог бы передвигаться в песке автономно, решили инженеры под руководством Ника Гравиша (Nick Gravish) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Разработанный ими робот перемещается, проталкивая себя вперед через толщу сыпучей среды с помощью двух гибких конечностей, напоминающих плавники морской черепахи. Конечности состоят из пяти звеньев. Каждое звено способно вращаться относительно предыдущего, но углы их отклонений ограничиваются с помощью фиксаторов. В движение оба плавника приводятся через червячную трансмиссию с помощью единственного электромотора. При этом трансмиссия воздействует только на первые ближайшие к корпусу звенья. Благодаря фиксаторам, ограничивающим углы поворотов звеньев, при движении вперед конечности изгибаются, испытывая меньшее сопротивление среды, а при движении назад наоборот, распрямляются, позволяя роботу отталкиваться от песка. На концах конечностей разработчики поместили сенсоры, с помощью которых робот может обнаруживать расположенные сверху объекты. Корпус робота длиной около 26 сантиметров имеет прямоугольное сечение и утолщение в передней части, которое позволяет снизить сопротивление песка при движении. Нос робота заострен и имеет наклонную поверхность сверху, которая необходима для компенсации подъемной силы, возникающей при движении в песке. С этой же целью по бокам после проведенных тестов пришлось разместить два дополнительных наклонных неподвижных плавника, так как робот имел тенденцию задирать нос при движении под действием выталкивающей силы. Чтобы избежать попадания песчинок в механизм, конечности поместили в чехлы из нейлоновой ткани. Разработчики протестировали робота, погруженного на глубину 127 миллиметров в песок, сначала в небольшом искусственном резервуаре, а после в естественных условиях в песке на пляже. В сухом песке робот смог развить скорость 1,6 миллиметра в секунду. В более влажном песке на пляже робот двигался медленнее, со скоростью около 0,57 миллиметра в секунду. В будущем инженеры планируют увеличить скорость передвижения робота, а также научить его самостоятельно погружаться в песок. Ранее мы рассказывали об исследовании, в котором физики выяснили, что происходит со структурой песка при передвижении по нему с помощью прыжков. Они обнаружили, что при правильно подобранном времени задержки между приземлениями и новым толчком, можно увеличить высоту прыжка на 20 процентов и даже больше.
