Останніми роками робототехніки розробили все більш складні роботизовані системи, призначені для імітації як структури, так і функцій людського тіла. Ця робота включає роботизовані руки, захвати, які дозволяють роботам хапати об’єкти та маніпулювати ними, як це роблять люди, виконуючи повсякденні завдання.
В ідеалі роботизовані руки повинні мати можливість виконувати дуже точні рухи, а також бути відносно доступними та простими у виготовленні. Однак більшість скелетних конструкцій для робототехнічних рук, представлених досі, мають дуже складну конструкцію, що містить численні вдосконалені компоненти, що ускладнює їх виготовлення у великих масштабах.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) нещодавно створили нову високоточну роботизовану руку, яку можна було б легше розширити, оскільки її компоненти можна створювати за допомогою загальноприйнятих технологій, таких як 3D-друк і лазерне різання. Роботизована рука, представлена в статті, опублікованій у журналі 2023 IEEE International Conference on Soft Robotics (RoboSoft), заснована на так званій модульній структурі, що означає, що вона складається з кількох будівельних блоків, які можна переставляти для досягнення різних рухів.
«Хоча паралельні захвати та роботизовані руки з декількома пальцями добре розроблені та широко використовуються в структурованих налаштуваннях, у робототехніці залишається проблемою розробити високоартикульовану роботизовану руку, яку можна порівняти з людськими руками для виконання різноманітних щоденних маніпуляцій і захоплення», Чао Лю, Андреа Монкада та їхні колеги написали у своїй статті.
«Спритність зазвичай вимагає більшої кількості приводів, але також призводить до більш складної конструкції механізму та є дорожчим у виготовленні та обслуговуванні. М’які матеріали здатні забезпечити відповідність і безпеку під час взаємодії з фізичним світом, але їх важко моделювати».
Основною метою нещодавньої роботи Лю, Монкади та їхніх співробітників було створення гнучкої роботизованої руки, яка не потребує особливо складних і дорогих компонентів. Однак ця гнучка рука все одно повинна мати можливість виконувати більш просунуті рухи, ніж роботизовані захвати, які базуються виключно на твердих матеріалах, що в кінцевому підсумку покращує навички роботи з об’єктами.
«Ця робота представляє гібридну роботу-руку, натхненну біотехнологіями, яка поєднує м’які матерії та жорсткі елементи», — написали Лю, Монкада та їхні колеги. «Сенсори інтегровані в тверді тіла, що забезпечує простий спосіб оцінки пози з високою чутливістю».
Модульну роботизовану руку, створену дослідницькою групою з Массачусетського технологічного інституту, можна легко адаптувати, щоб найкраще відповідати різним додаткам. Наприклад, дослідники можуть додавати або видаляти пальці та по-іншому розташовувати його компоненти, щоб досягти різних типів захоплення або підвищити ефективність у конкретних сценаріях.
«Пропонована рука має модульну структуру, що дозволяє швидко виготовляти та програмувати», — пишуть дослідники. «Процес виготовлення ретельно розроблений, щоб можна було виготовити всю ручку з недорогих матеріалів і зібрати її ефективним чином».
Примітно, що як жорсткі, так і м’які компоненти, які використовуються для створення нової роботизованої руки, легко виготовити. «Кістки», з яких складається скелет руки, можна надрукувати на 3D-принтері, а магніти, датчики та кабелі, що містяться всередині, легко доступні на ринку.
Щоб створити шкіру, яка обтягує кістки, команда використала простий двоетапний процес формування. Спочатку вони створили різні деталі форми за допомогою 3D-друку, а потім використали ці деталі для формування силікону у формі пальців.
У рамках свого дослідження Лю, Монада та їхні колеги створили прототип своєї руки з п’ятьма пальцями та оцінили її роботу. Вони виявили, що рука може успішно виконувати різні типи захоплень, повторюючи спосіб, яким людські руки хапають і утримують різні предмети. Їх роботизована рука здатна міцно хапати різні гнучкі та жорсткі предмети різного розміру, включаючи пластикову чашку, ручку та кругле пластикове кільце.
Роботизовану руку незабаром можна буде розробити та випробувати далі, щоб покращити та перевірити її можливості. Зрештою його можна буде інтегрувати з іншими роботизованими кінцівками для створення масштабованих гуманоїдних роботів, які краще маніпулюють об’єктами.
«Майбутня робота включає дизайн долоні з додатковим кутом обертання для великого пальця, компактну конструкцію зап’ястя для утримання електроніки та розробку стратегії керування для спритного маніпулювання та захоплення», – підсумовують дослідники у своїй статті. Джерело