У них 25 степеней свободы
Робототехническая компания 1X представила новую версию рук c 25 степенями свободы для андроида NEO. Три из них относятся к поворотам запястья, 22 отвечают за движение ладони и пальцев. Робот может отслеживать прикосновение к поверхности, скольжение по ней, дозировать силу сжатия и манипулировать мелкими объектами вроде монет и винтов. Компания показала, как андроид складывает виноград в контейнер и собирает фигурку из LEGO, описание возможностей новой роборуки опубликовано на сайте 1X.
Способности человекоподобного робота во многом определяются устройством рук. В последнее время инженеры все чаще прибегают к конструкции кистей с тросовыми приводами. Схема частично воспроизводит анатомию настоящей человеческой руки: основные мышечные волокна, сгибающие и разгибающие пальцы расположены в предплечье, а физическое усилие от них передается к пальцам через сухожилия. Подобный подход, например, использовали разработчики робота Optimus компании Tesla. Он позволяет уменьшить массу кисти и инерцию руки в целом. В результате движения робота становятся быстрыми и в то же время менее опасными — если он, например, случайно заденет рукой предмет или человека. Использование систем сухожилий и редукторов с низким коэффициентом передачи позволяет сделать систему механически податливой и обратимой: внешнее усилие, приложенное, например, к пальцу, передается на тросы обратно к приводу, благодаря чему можно оценить нагрузку на каждом суставе.
1X представила обновленную версию рук для человекоподобного робота NEO, в которых тоже используется схема с приводами через систему тросов. Кисть руки имеет 25 степеней свободы, из которых 22 отвечают за движения пальцев и ладони, а еще три — за повороты в запястном суставе. Электромоторы находятся в предплечье. Крутящий момент передается на суставы пальцев через тросы-сухожилия с низким передаточным отношением в диапазоне от 5:1 до 15:1. При этом сила, с которой робот может сжать руку, достигает 45 ньютонов, а максимальный крутящий момент в запястье — примерно 18 ньютон-метров. Все это позволяет NEO поднимать и переносить предметы, пользоваться инструментами, открывать двери и толкать тележку с грузом.
Точность позиционирования руки достигает около 0,2 миллиметра. Для сбора тактильной информации, помимо данных измерений усилий на суставах, используются встроенные в «кожу» сенсоры. Кроме локализации места контакта с объектом, учитываются сдвиговые нагрузки, что позволяет алгоритму управления корректировать хват для предотвращения выскальзывания предмета.
Руки имеют необходимую для рабочих ситуаций защиту. Например, они без проблем могут перенести удар молотком или защемление ящиком шкафа. Вся конструкция водонепроницаема и выполнена из материалов, которые подходят для контакта с едой, поэтому NEO может взаимодействовать с мокрыми предметами или, например, мыть посуду.
Компания опубликовала видео с демонстрацией возможностей новых рук NEO: робот собирает фигуру из крупных элементов конструктора LEGO, застегивает молнию на одежде, поднимает небольшой винт со стола, достает луковые кольца из упаковки и вкручивает лампочку в патрон. 1X продемонстрировала, как сухожильная механика с обратной связью позволяет не повреждать при захвате хрупкие предметы — робот отрывает ягоды от грозди винограда и складывает в контейнер.
Недавно стартап Figure показал, как два андроида F.03 наводят порядок в спальне. Для синхронизации совместных действий они, как и люди, оценивают намерения партнера, ориентируясь на то, что видят их глаза-камеры.