Исследователи из Массачусетского технологического института разработали робота, который улучшает хватательные движения руки человека. Устройство, которое можно носить на запястье, работает, по сути, как два дополнительных пальца, прилегающих к мизинцу и большому пальцу.
Новый алгоритм управления позволяет ему двигаться синхронно с пальцами пользователя, чтобы захватывать предметы различной формы и размера. Надев робота, пользователь мог одной рукой, например, удерживать дно бутылки, откручивая ее крышку.
«Это полностью интуитивно понятный и естественный способ двигать пальцами робота», — говорит Гарри Асада, профессор инженерных наук Форд с факультета машиностроения Массачусетского технологического института. "Вам не нужно командовать роботом, просто двигайте пальцами естественно. Затем пальцы робота реагируют и помогают вашим пальцам."
В конечном итоге, говорит Асада, после некоторого обучения люди могут начать воспринимать роботизированные пальцы как часть своего тела — «подобно инструменту, которым вы пользуетесь долгое время, вы чувствуете робота как продолжение своей руки."Он надеется, что двупалый робот может помочь людям с ограниченной подвижностью выполнять рутинные домашние дела, такие как открывание банок и подъем тяжелых предметов. На этой неделе он и аспирантка Фэй Ву представили доклад о роботе на конференции «Робототехника: наука и системы» в Беркли, штат Калифорния.
Биомеханическая синергия
Робот, которого исследователи назвали «лишними роботизированными пальцами», состоит из исполнительных механизмов, соединенных вместе, чтобы оказывать силы, столь же сильные, как у человеческих пальцев, во время захвата.
Чтобы разработать алгоритм для координации роботизированных пальцев с человеческой рукой, исследователи сначала обратились к физиологии жестов рук, узнав, что пять пальцев руки хорошо скоординированы.
Хотя рука может протянуть руку и схватить апельсин иначе, чем, скажем, кружку, для захвата объектов используются всего два основных способа движения: соединение пальцев и их скручивание внутрь. Захват любого объекта можно объяснить комбинацией этих двух паттернов.
Исследователи предположили, что подобная «биомеханическая синергия» может существовать не только между пятью человеческими пальцами, но и между семью пальцами.
Чтобы проверить гипотезу, Ву надела перчатку с несколькими датчиками записи положения, прикрепленную к ее запястью с помощью легкой скобки. Затем она обыскала лабораторию в поисках обычных предметов, таких как коробка печенья, бутылка содовой и футбольный мяч.
Ву схватила каждый объект рукой, а затем вручную разместила пальцы робота, чтобы удерживать объект.
Она несколько раз записывала углы суставов рук и роботов с различными объектами, затем проанализировала данные и обнаружила, что каждый захват можно объяснить комбинацией двух или трех общих паттернов на всех семи пальцах.
Исследователи использовали эту информацию для разработки алгоритма управления, чтобы сопоставить позы двух пальцев робота и пяти пальцев человека. Асада объясняет, что алгоритм по существу «учит» робота принимать определенную позу, которую человек ожидает от робота.
Роботы становятся ближе к людям
На данный момент робот имитирует хватание руки, сжимаясь и раздвигаясь в ответ на пальцы человека. Но Ву хотел бы продвинуть робота еще на один шаг, управляя не только положением, но и силой.
«Сейчас мы изучаем позу, но это еще не все», — говорит Ву. "Есть и другие вещи, которые помогают понять.
С объектом, который выглядит маленьким, но тяжелым или скользким, поза будет такой же, но сила будет другой, поэтому как он будет адаптироваться к этому?? Это следующее, на что мы посмотрим."
Ву также отмечает, что определенные жесты, такие как хватание яблока, могут немного отличаться от человека к человеку, и, в конечном итоге, роботизированный помощник может учитывать личные предпочтения захвата.
С этой целью она планирует разработать библиотеку корреляций жестов человека и робота. По мере того, как пользователь работает с роботом, он может научиться адаптироваться в соответствии со своими предпочтениями, исключая других из библиотеки. Она сравнивает это машинное обучение с системами голосового управления, такими как Siri от Apple.
«Через некоторое время он привыкает к вашему произношению, чтобы настроить его на ваш акцент», — говорит Ву. «В долгосрочной перспективе наша технология может быть похожей, когда робот может настраиваться и адаптироваться к вам."
В будущем, по словам Асада, робота также можно уменьшить до менее громоздкой формы.
«Это прототип, но мы можем уменьшить его до одной трети и сделать складным», — говорит Асада. "Мы могли бы превратить это в часы или браслет, где пальцы выскакивают, а когда работа будет сделана, они вернутся в часы.
Носимые роботы — это способ приблизить робота к нашей повседневной жизни."
Видео: http: // www.YouTube.com / watch?v = FTJW5YSRZhw