Молотый кофе обеспечил роботов универсальным захватом
Он одинаково бережно способен удерживать молоток и лампочку, сырое яйцо и монетку, амортизатор и авторучку, ничего заблаговременно о них не зная. Таков новый робототехнический манипулятор – один из самых щекотливых в мире.
Дабы создать его, разработчикам пригодилось немного: мало технического мастерства, резиновый мячик и молотый кофе.
Универсальный робототехнический захват (universal robotic gripper) выстроили инженеры и учёные из университетов Чикаго (UChicago) и Корнелла (Cornell), корпорации iRobot и пентагоновского агентства передовых оборонных изучений DARPA.
Главная подробность новинки – шарик из латекса, набитый молотым кофе, но не туго. В то время, когда робот опускает шарик на предмет, поверхность манипулятора легко деформируется, как будто бы обнимая все выступы.
Потом из шарика откачивается воздушное пространство, частицы кофе тут же сцепляются между собой и превращают захват в жёсткое тело.
Так выглядит бережное удержание куриного яйца новым манипулятором.
Американские учёные информируют, что для захвата объектов выяснилось достаточно, дабы количество шарика изменялся всего на 0,5% (фото John Amend, Cornell University).
Один из авторов совокупности Движение Липсон (Hod Lipson) из Корнелла растолковывает: «Зёрна кофе похожи на множество небольших шестерёнок. В то время, когда они не прижаты друг к другу, зёрнышки смогут переворачиваться и „течь“.
В случае если же они хотя бы мало сдавлены, „зубья“ блокируются и целый массив делается жёстким».
Компания iRobot, кстати, не первый раз сотрудничает с чикагскими исследователями: ранее по заказу DARPA эти же партнёры явили на свет прототип растекающегося химбота. И в последнем использовался похожий принцип.
В роботе было устроено множество отсеков с россыпью жёстких частиц. Заполнение этих камер воздухом либо его откачка поменяли твёрдость и форму соответствующего участка автомобили.
Многие инженеры, пробуя создать бережные манипуляторы, идут по пути копирования природы – проектируют пятипалые кисти. Получается иногда весьма хорошо.Но такие совокупности, в противовес продемонстрированной на снимке, нуждаются во множестве управляемых сочленений, сенсорах, фиксирующих упрочнение на каждом пальце, и софте, талантливом верно обращаться с различными по хрупкости предметами. «Кофейный» же захват машинально приспосабливается фактически ко всему без всякого обдумывания (фото John Amend, Cornell University).
Эффект «перемены зажимания» (jamming transition) возможно отыскать в быту. Вакуумированный пакет со всё тем же молотым кофе жёсток чуть ли не как кирпич до тех пор, пока не вскроешь упаковку и не разрешишь войти в неё воздушное пространство.
Физики применяют эту модель и эту концепцию для прогнозирования поведения многих неупорядоченных аморфных материалов, каковые в зависимости от условий демонстрируют твёрдого тела и свойства жидкости.
Слева: один из участников нового проекта – чикагский физик Генрих Джегер (Heinrich Jaeger) – держит прототип мягкого захвата. Джегер известен нам по открытию необыкновенного поведения песка и уже упомянутому химботу.
Как видим, пересечение различных заинтересованностей разрешило его товарищам и Генриху применяеться известному явлению в сфере, о которой никто сначала и не думал.Джегер, Николас Роденберг (Nicholas Rodenberg) и Эрик Браун (Eric Brown, справа) несли ответственность за теоретические расчёты работы эластичного механизма (фото Lloyd DeGrane, University семь дней Chicago).
В принципе, фактически любой гранулированный материал подойдёт для наполнения универсального манипулятора, не смотря на то, что и с различными результатами. Возможно, в будущем для таких механизмов удастся подобрать какой-нибудь полимер.
Сами создатели устройства сначала испытывали в роли наполнителя песок, микроскопические стеклянные шарики, рис, кус-кус а также перемолотые шины. В итоге учёные остановились на кофе.
У него выяснилось самое успешное сочетание хороших удерживающих низкого веса и свойств.
Опробования робота продемонстрировали, что он одинаково легко приспосабливает форму шарика под самые различные предметы. Наряду с этим упрочнение захвата выяснилось многократно больше веса предметов (фото John Amend, Cornell University).
Физики выделили три механизма, помогающие создавать удерживающую силу: трение, разряжение и блокировку частей диковинного манипулятора. (Результаты опробования устройства его авторы разместили в статье в PNAS, смотрите кроме этого пресс-релиз чикагского университета.)
Мягкий универсальный захват может понадобиться в различных областях — от военной (бережное обращение со взрывными устройствами) до медицинской (протезы, хирургические роботы). Более большие «шарики с кофе» имели возможность бы поднимать со стола сходу большое количество небольших предметов без необходимости в их распознавании совокупностями машинного зрения.
И похожие манипуляторы имели возможность бы разрешить роботам ходить по вертикальным неровным поверхностям.
Джон Аменд (John Amend, слева) и Движение Липсон из Корнелла.
Они совместно с представителями iRobot выстроили и испытали «кофейный» манипулятор (фото Robert Barker, Cornell Chronicle).
Создание опытного образца универсального манипулятора финансировало DARPA. Но судьба изобретения туманна. Со слов Липсона, выстроенный захват несложен и мог бы появляться на рынке хоть на следующий день.
По всей видимости, это прозрачный намёк в сторону корпорации iRobot, но та о внедрении новинки до тех пор пока ничего не может сказать.
