В последние годы робототехники разрабатывают все более сложные роботизированные системы, призванные имитировать структуру и функции человеческого тела. Эта работа включает в себя роботизированные руки и захваты, которые позволяют роботам захватывать объекты и манипулировать ими так же, как это делают люди при выполнении повседневных задач.
В идеале роботизированные руки должны быть способны выполнять высокоточные движения, а также быть относительно доступными и простыми в изготовлении. Однако большинство представленных на сегодняшний день скелетных структур для роботизированных рук имеют очень сложную конструкцию, содержащую множество передовых компонентов, что затрудняет их изготовление в больших масштабах.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) недавно создали новую высокоточную роботизированную руку , которую будет легче масштабировать, поскольку ее компоненты могут быть изготовлены с использованием широко используемых методов, таких как 3D-печать и лазерная резка. Их роботизированная рука, представленная в статье, опубликованной в журнале Международной конференции IEEE по мягкой робототехнике (RoboSoft) 2023 года , основана на так называемой модульной структуре, то есть состоит из нескольких строительных блоков, которые можно переставлять для достижения различных движений.
«Хотя параллельные захваты и роботизированные руки с несколькими пальцами хорошо развиты и широко используются в структурированных условиях, в робототехнике остается сложной задачей создание роботизированной руки с высокой степенью подвижности, которая могла бы быть сравнима с человеческими руками для выполнения различных повседневных манипуляций и задач по захвату», Чао Лю, Андреа Монкада и их коллеги написали в своей статье.
«Ловкость обычно требует большего количества приводов, но также приводит к более сложной конструкции механизмов, а также их дороже в изготовлении и обслуживании. Мягкие материалы способны обеспечить соответствие и безопасность при взаимодействии с физическим миром, но их трудно моделировать».
Основной целью недавней работы Лю, Монкады и их сотрудников было создание гибкой роботизированной руки, не требующей особо сложных и дорогих компонентов. Однако эта гибкая рука по-прежнему должна быть в состоянии выполнять более сложные движения, чем роботизированные захваты, которые основаны исключительно на жестких материалах, что в конечном итоге улучшает навыки манипулирования объектами у роботов.
«Эта работа представляет собой гибридную роботизированную руку, созданную на основе биотехнологий, которая сочетает в себе мягкую материю и твердые элементы», — написали Лю, Монкада и их коллеги. «Ощущение интегрировано в твердые тела, что обеспечивает простой способ оценки позы с высокой чувствительностью».
Модульную роботизированную руку, созданную исследовательской группой Массачусетского технологического института, можно легко адаптировать для различных применений. Например, исследователи могут добавлять или удалять пальцы и по-разному располагать компоненты, чтобы добиться разных типов захвата или повысить производительность в определенных сценариях.
«Предлагаемая рука имеет модульную структуру, позволяющую быстро изготавливать и программировать», — пишут исследователи. «Процесс изготовления тщательно разработан таким образом, чтобы можно было изготовить целую руку из недорогих материалов и эффективно собрать».
Примечательно, что как жесткие, так и мягкие компоненты, используемые для создания новой роботизированной руки, легко изготовить. «Кости», составляющие скелет руки, можно напечатать на 3D-принтере, а магниты, датчики и кабели, содержащиеся внутри них, легко доступны на рынке.
Чтобы создать кожу вокруг костей, команда использовала простой двухэтапный процесс формования. Сначала они создали различные формы с помощью 3D-печати, а затем использовали эти детали для придания силикону формы пальцев.
В рамках своего исследования Лю, Монада и их коллеги создали прототип своей руки с пятью пальцами и оценили ее работу. Они обнаружили, что рука может успешно выполнять различные типы захватов, повторяя способ, которым человеческие руки захватывают и удерживают различные предметы. Их роботизированная рука могла крепко захватывать различные гибкие и твердые предметы разных размеров, включая пластиковый стаканчик, ручку и круглое пластиковое кольцо.
Роботизированную руку вскоре можно будет разработать и протестировать, чтобы расширить и подтвердить ее возможности. В конце концов, его можно будет интегрировать с другими роботизированными конечностями для создания масштабируемых роботов-гуманоидов, которые лучше манипулируют объектами.
«Будущая работа включает в себя конструкцию ладони с дополнительной степенью свободы вращения для большого пальца, компактную конструкцию запястья для удержания электроники, а также разработку стратегии управления для ловких манипуляций и захвата», — заключают исследователи в своей статье.
Теги: киборг, Новости Hi-Tech, протез, робототехника
