Инженеры из Швейцарии недавно создали съемную роботизированную руку, похожую на паука, способную хватать несколько предметов и использовать пальцы для ползания. Вызывающее беспокойство устройство, напоминающее угрожающее существо из видеоигры, может отделяться от установленной руки робота, на цыпочках (или на самом деле на кончиках пальцев) пробираться к небольшим предметам, поднимать их и переносить на спине.
Симметричный дизайн и гибкие пальцы позволяют роботу перемещать предметы с обеих сторон своего тела. Для человека это выглядело бы так, как если бы вы держали в ладони мяч и одновременно сжимали фрукт тыльной стороной ладони. Но дизайнеры роботизированной руки говорят, что этот причудливый форм-фактор — нечто большее, чем просто плод фантастического сна: это пример дизайна, который более эффективен, чем человеческая рука, и не обременен досадными ограничениями естественного отбора.
Исследователи из Швейцарского федерального технологического института подробно рассказали о своих выводах на этой неделе в журнале Nature Communications в Швейцарском федеральном технологическом институте Лозанны.
“Эволюция — это медленный процесс, на ход которого влияют различные факторы развития и экологические ограничения”, — пишет команда. “Это еще не все, что возможно”.
На прилагаемом видео видно, как рука робота, все еще прикрепленная к кронштейну, берет бутылку с горчицей, а затем переворачивается и берет банку картофельных чипсов противоположной стороной ладони. В другом примере он легко поднимает помидор двумя пальцами, удерживая другой предмет между пальцами с противоположной стороны. Затем рука отрывается от подлокотника и устремляется к банане, переворачивает ее вверх и закрепляет на обратной стороне одним пальцем.
Сочетание человеческой ловкости и мультимодальных движений осьминога
По словам команды, полностью симметричная конструкция руки робота позволяет его пяти и двум большим пальцам двигаться назад с такой же гибкостью, как и вперед. Такая адаптивность означает, что он может одновременно удерживать до трех различных предметов общим весом около пяти фунтов. Благодаря дополнительной амплитуде движений он способен воспроизводить 33 различных типа хватательных движений человека.
”Несмотря на свои замечательные возможности, асимметричная форма человеческой кисти и единственный противопоставленный большой палец, а также врожденная привязанность к руке человека ограничивают ее функциональность”, — пишут исследователи.
Несмотря на то, что дизайн разработан с учетом биологических ограничений человеческой руки, он также вдохновлен образцами животных, не являющихся людьми. В частности, исследователи указывают на осьминогов и некоторых насекомых, которые используют свои конечности, похожие на пальцы, для одновременного перемещения и манипулирования объектами в окружающей среде. Осьминоги, в частности, способны открывать банки быстрее, чем некоторые люди.
В робототехнике также есть прецедент подобной ловкости. Спот, четвероногое, похожее на собаку, разработанное компанией Boston Dynamics, использует свои четыре конечности для ходьбы, но также может использовать дополнительный придаток, похожий на коготь, чтобы поднимать предметы и открывать двери.
Чем больше пальцев, тем лучше.
Чтобы создать свою роботизированную руку, инженеры начали с создания цифровой библиотеки поз для захвата человеческой рукой. Затем они использовали компьютерный алгоритм для определения оптимального уровня движения и количества пальцев, чтобы решить, как для захвата, так и для перемещения.
Интересно, что чем больше пальцев, тем лучше. Каждый дополнительный палец увеличивает массу, увеличивая вероятность столкновения пальцев и делая движения в целом более неуклюжими. Исследователи обнаружили, что увеличение количества пальцев с трех до пяти повышает эффективность ползания руки, но увеличение количества пальцев, превышающее это количество, приводит к снижению отдачи.
Такой подход к проектированию роботов противоречит растущей тенденции к созданию человекоподобных роботов. Крупнейшие технологические компании в области робототехники, в том числе Figure и Tesla, вкладывают значительные средства в создание рук, которые инстинктивно имитируют дизайн человека. Основная идея заключается в том, что создание роботов, функционирующих как люди, позволяет им выполнять задачи, которые уже выполняются людьми, без необходимости в каком-либо дополнительном специализированном оборудовании.
Ручной робот-обходчик использует другой подход. Хотя пока неясно, будет ли эта конструкция реализована в других роботах, можно представить себе гуманоида, использующего ручной робот-обходчик для выполнения заводских работ, а затем использующего съемную руку для достижения удаленных объектов или поиска в узких, загроможденных пространствах.
Конечно, если все остальное не сработает, его всегда можно будет использовать в качестве невероятно продуманного реквизита на съемочной площадке фильма ужасов.
