Одним мягким нажатием вы узнаете, созрел ли авокадо, персик или помидор. То же самое делает и мягкая рука робота, например, во время автоматизированной уборки урожая. Однако до сих пор такому захвату требовались датчики на «пальцах», чтобы определить, достаточно ли созрел плод.
Робот осторожно срывает плоды с веток, используя надувные пальцы
Ученые из группы AMOLF, Амстердам разработали новый тип мягкого захвата для робота, который регулирует силу сжатия без дополнительных датчиков на пальцах. Такой робот может не только собирать помидоры, не повредив, но и откладывать в сторону перезревшие — более мягкие. Такими захватами могут быть снабжены самые разные мягкие роботы.
Мягкая робототехника без встроенного датчика на захвате. AMOLF
Идея «надувных пальцев» простая и элегантная. Но она действительно может найти широкое применение.
Шибо Цзоу и Бас Овервелде из группы AMOLF Soft Robotic Matter Group разработали метод взаимодействия мягких роботов с окружающей средой, не требующий встроенных датчиков. Эту технику можно легко применить к целому ряду существующих мягких роботов.
Надувные пальцы
«Может ли робот что-то чувствовать без встроенных датчиков? Да, и мы знаем как», — говорит Бас Овервельде. Вместе с коллегами из Технологического университета Эйндховена он разработал систему измерения того, как мягкие пальцы робота взаимодействуют с окружающей средой.
Когда пальцы робота что-то сжимают они слегка надуваются, как воздушный шар. Если они сталкиваются в процессе захвата с сопротивлением, чтобы их надуть, потребуется больше силы, точно так же, как вам потребуется больше усилий, чтобы надуть воздушный шар, если вы одновременно сжимаете его. Требуемую дополнительную силу можно измерить, а это означает, что датчики в пальцах робота больше не нужны.
Цзоу объясняет: «По сути, мы используем один воздушный шар, нашу систему измерения, чтобы надуть — другой, пальцы надувного робота, пока они что-то захватывают. Фактически воздух перетекает из одного шара в другой, а мы измеряем, какое давление для этого требуется. Это говорит нам многое об объекте, который захватывает мягкий робот. Система использует эту информацию, чтобы определить, что ей следует делать дальше».
Один из адаптированных исследователями мягких захватов может собирать помидоры. Робот захватывает помидор четырьмя мягкими пальцами, а затем срывает его, легко вращая. Измеряя давление во время захвата, робот знает, правильно ли он держит помидор. Робот-манипулятор может сортировать помидоры. В случае перезревшего помидора система фиксирует меньшее давление, чем в случае спелого, и зарегистрировав это сниженное давление откладывает перезревший помидор в сторону.
Сбор помидоров и другие полезные приложения
Присоска захватывает мягкий материал, напоминающий ткань
Сбор помидоров – это всего лишь одно применение. Например, в сотрудничестве с исследователями, включая Эме Сакс из Делфтского технологического университета, команда также продемонстрировала, что новую систему можно использовать для управления миниатюрной присоской, используемой в минимально инвазивных медицинских процедурах, таких как эндоскопия.
«Эта присоска может измерять, какую ткань она захватывает и не повреждает ткань», — говорит Сакс. Другие мягкие роботы, в которых использовалась идея надувного захвата применялась могут определять размеры, форму или шероховатость объекта.