Роботизированная рука сочетает в себе жесткую механику и мягкие переключаемые клеи, что позволяет ей захватывать как хрупкие, так и тяжелые предметы.
Майя Кили управляет роботизированной рукой, готовящей пиццу, с помощью джойстика.
Вирджинский технологический институт
Нарезка овощей, открывание банок или раскладка еды на тарелки могут показаться обыденностью. Но для людей с ограниченной подвижностью эти простые действия могут быть сложными и утомительными.
Теперь инженеры из Virginia Tech разработали роботизированную систему, которая помогает преодолеть этот разрыв, готовя что-то столь сложное и личное, как пицца.
В ходе последних исследований была создана роботизированная рука, оснащенная адаптивными захватами, способными работать с объектами любых размеров и текстур: от тяжелых кувшинов до деликатных ингредиентов.
Проект, на реализацию которого Национальный научный фонд выделил более 600 000 долларов США, направлен на оказание помощи людям с ограниченными возможностями в выполнении повседневных задач с большей независимостью.
«Наша философия заключается в том, что если вы собираетесь предоставить кому-то робота, который может ему помочь, он должен быть связан с тем, как человек выполняет ту же задачу», — сказал Дилан Лози, доцент кафедры машиностроения. «Это делает действия робота скорее продолжением естественных движений человека».
Мягкое встречается с сильным
Роботы испытывают трудности, когда задачи требуют гибкости. Например, тот же инструмент, который удерживает бутылку кетчупа, не сможет легко поднять тёртый сыр.
Когда команда впервые испытала роботизированную руку на сливочном мороженом, она потерпела неудачу: посыпка и зефир оказались слишком сложными для обработки.
«Одна из причин, по которой это было сложно, заключается в том, что традиционно роботы воруют вещи», — объяснил Лози.
Этот метод работал с крупными, массивными предметами, но не с объектами неправильной формы или хрупкими.
Чтобы решить эту проблему, исследователи объединили жёсткие структурные элементы с мягкими материалами на кончиках пальцев. Они использовали «переключаемые клеи» — материал, который создаёт надёжное сцепление при небольшом сдувании и отпускается при повторном надувании.
«Они могут быть прочными и липкими, чтобы поднимать предметы, но их также можно легко отключить, чтобы выпустить предмет», — сказал Майкл Бартлетт, один из руководителей проекта.
Новая разработка команды позволила роботу с точностью выполнить задачу по приготовлению мороженого, включая обработку посыпкой.
Обучение роботов чувствовать
С десертом разобрались, следующим испытанием стал ужин. Приготовление пиццы оказалось гораздо более сложной задачей: поднять металлическую форму, раскатать мягкое тесто, выложить соус слоями и добавить разнообразные начинки, например, пепперони и оливки.
«Взаимодействие роботизированной руки и захвата с человеком при сборке пиццы стало настоящим испытанием для каждого аспекта нашей системы», — сказал Бартлетт. Ингредиенты для пиццы сильно различаются по текстуре, форме и размеру. Кроме того, каждый выбор начинки делает задачу очень индивидуальной.
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали контроллер в виде джойстика, похожий на игровой контроллер.
Робот интерпретировал человеческие действия с помощью искусственного интеллекта, выполняя оставшуюся часть задачи разумно. Аспиранты Майя Кили и Ёнхи Ким помогли усовершенствовать эту систему координации.
Робот успешно приготовил пиццу, корочку, соус, начинку и все остальное, синхронно с человеком.
«В долгосрочной перспективе мы хотели бы создать роботов, способных поднимать любые предметы», — сказал Лози. «Если вам нужен робот для выполнения повседневных задач, было бы здорово, если бы он мог помочь вам приготовить обед или приготовить мороженое, которое вы так долго ждали».
Исследование опубликовано в журнале Soft Robotics.
Sourse: interestingengineering.com
