Команда исследователей из Массачусетского технологического института представила прототип новой роботизированной кисти руки. Два крупных "пальца", имитирующих дополнительные мизинец и большой палец, помогут совершать хватательные движения более эффективно. Технология позволит выполнять даже тонкую работу: открывать крышки бутылок, пользоваться отвёрткой или чистить банан.
Новейший алгоритм управления позволяет двигать робопальцами одновременно со своими собственными и захватывать объекты совершенно разных форм и размеров. Надев устройство на запястье, можно придерживать основание бутылки одной рукой, а другой откручивать пробку.
"Способ управления робопальцами абсолютно прост и интуитивен. Вам не нужно отдавать команды, просто двигайте пальцами естественным образом, а робот среагирует на ваши движения и поможет вам", — рассказывает ведущий автор исследования Гарри Асада (Harry Asada).
В конечном счёте, считают исследователи, после недолгих тренировок человек начнёт воспринимать робопальцы как свою собственную часть тела.
Асада надеется, что созданный им робот поможет людям с ограниченными возможностями в выполнении повседневных задач домашнего обихода, таких как открытие банки и подъём тяжёлых предметов. Об этом учёные рассказали на неделе робототехники конференции Science and Systems, которая прошла в июле 2014 года в Беркли, штат Калифорния.
Конструкция робопальцев состоит из связанных воедино приводов, которые подходят для создания как сильного, так и слабого давления — ровным счётом как и естественные человеческие пальцы во время захвата.
Для того чтобы разработать уникальный алгоритм интуитивного управления робопальцами при помощи перемещения руки учёные исследовали физиологию жестов и координацию движений пальцев друг с другом. Они определили, что хотя движения рук при захвате апельсина и чашки могут быть разными, существует общая модель: пальцы объединяются вместе и сворачиваются во внутреннюю сторону ладони. Хватание любого объекта всегда проходит именно по такому сценарию.
Исследователи предположили, что подобная "биомеханическая синергия" может использоваться не только для пяти человеческих пальцев, но и для семи, если бы у людей их было столько.
Для проверки гипотезы соавтор исследования Фэй Ву (Faye Wu) носила перчатку, оснащённую множеством датчиков для записи механизмов движения и прикреплённую к её запястью при помощи световой скобы. Она брала в руки различные объекты в лаборатории — коробку печенья, бутылку содовой, футбольный мяч — а датчики следили за её естественными движениями.
Затем при захвате каждого объекта Ву вручную позиционировала роботизированные пальцы так, чтобы они помогали ей удержать объект. Она составила крупную базу данных естественных движений рук и робопальцев при хватании различного рода объектов. Анализ этой информации и позволил выявить общую закономерность хватательных движений.
Данные использовались для создания удобного алгоритма управления двумя дополнительными пальцами руки. Как объясняет Асада, алгоритм фактически обучает робота принимать определённое положение, которое от него ожидает пользователь.
Напомним, что это не первая попытка инженеров из MIT подарить людям дополнительные конечности: в начале июня 2014 года другая команду учёных представила прототип интуитивно управляемых дополнительных роборук, которые могут быть использованы как вторая пара ног, рук или одной верхней и одной нижней конечности.
В будущем исследователи планируют не только отрегулировать хватательные движения, но и оптимизировать управление силой сжатия объекта.
"Сейчас мы отрабатываем верное положение робопальцев, но это далеко не всё. Для эффективного захвата необходимо множество факторов, ведь объекты могут быть небольшими или крупными, шершавыми или скользкими, поэтому в первую очередь нам нужно будет отработать силу захвата", — поясняет Ву.
Ву также отмечает, что способ захвата некоторых объектов может варьироваться у разных людей, и в будущем инженеры планируют отработать алгоритм настолько, чтобы он учитывал личные предпочтения пользователей. С этой целью они создают библиотеку корреляций человеческих и роботизированных жестов. По мере работы с человеком робот сможет исключать из своей библиотеки ненужные жесты и отбирать нужные.
"После того, как вы некоторое время поработаете с роботом, он привыкнет к вашему образу жизни и подстроится под ваши жесты. Отработка этой технологии в наших долгосрочных планах", — рассказывает Ву.
Пока что разработка находится на стадии прототипа и потому может показаться довольно громоздкой. В будущем инженеры хотят сделать её более изящной и даже создадут складную модель.
Также по теме:
Инженеры из MIT подарят людям дополнительную пару конечностей
В США одобрено производство роботизированной руки Люка Скайуокера
Американцы испытали роборуку, повинующуюся мыслям парализованного человека
Бионическое устройство подарило барабанщику сверхчеловеческие способности
Руку робота покрыли кожей с регулируемой чувствительностью
