Похожие статьи
Большинство современных роботов-захватов используют встроенные датчики, сложные контуры обратной связи или передовые алгоритмы машинного обучения в сочетании с мастерством оператора для захвата хрупких или неправильной формы предметов. Но исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) продемонстрировали более простой способ. Статья о проведенном исследовании была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Вдохновленные природой, они разработали новый тип мягкого роботизированного захвата, который использует набор тонких щупалец для опутывания и захвата объектов, подобно тому, как медузы захватывают оглушенную добычу. По отдельности щупальца или нити слабы. Но вместе набор нитей может захватывать и надежно удерживать тяжелые предметы и предметы странной формы. Для захвата используется простой нажим, чтобы обхватить предметы, и не требуется ни зондирования, ни планирования, ни контроля обратной связи.
«В этом исследовании мы хотели переосмыслить то, как мы взаимодействуем с предметами, — рассказывает Кейтлин Беккер, бывший аспирант и постдокторский научный сотрудник SEAS и первый автор статьи. — Используя естественную податливость мягкой робототехники и усиливая ее гибкой структурой, мы разработали захват, который превосходит сумму своих частей, и стратегию захвата, которая может адаптироваться к ряду сложных объектов с минимальным планированием и восприятием».
Сила и адаптивность захвата обусловлены его способностью захватывать объект, который он пытается схватить. Нити представляют собой полую резиновую трубку длиной в фут. На одной стороне трубки резина толще, чем на другой, поэтому, когда она находится под давлением, скручивается, как косичка или как выпрямленные волосы в дождливый день.
Витки завязываются в узел и спутываются друг с другом и с объектом, увеличивая силу захвата с каждым запутыванием. Хотя коллективный захват силен, каждый контакт по отдельности слаб и не повредит даже самый хрупкий предмет. Чтобы освободить объект, нити просто ослабляют давление.
Исследователи использовали моделирование и эксперименты, чтобы проверить эффективность захвата, взяв в руки различные предметы, включая различные комнатные растения и игрушки. Технология может быть использована в реальных условиях для захвата мягких фруктов и овощей в сельскохозяйственном производстве и дистрибуции, нежных тканей в медицинских учреждениях, даже предметов неправильной формы на складах, таких как стеклянная посуда.
Этот новый подход к запутыванию объединяет исследования профессора Л. Махадевана по топологической механике запутанных нитей с исследованиями профессора Роберта Вуда по мягким роботизированным захватам.
«Запутывание позволяет каждой высокоэффективной нити локально соответствовать целевому объекту, что приводит к надежному, но мягкому топологическому захвату, который относительно независим от деталей характера контакта», — отмечает Махадеван, профессор прикладной математики Лола Ингланд де Вальпен в SEAS, органической и эволюционной биологии и физики в FAS и соавтор статьи.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Harvard Microrobotics Lab / Harvard SEAS
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
