Робот подаст чай, не расплескав, даже если стакан налить «с горкой»
Качающийся поднос изобрели много столетий назад. Математику маятника описали 300 лет назад. Все пригодилось робототехникам
Может ли робот быть хорошим официантом? Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Луис Фигередо установил роботизированную руку на компании робота Franka Emika и подключил компьютер. Рука робота захватывает стакан, до краев наполненный водой, поднимает его и, слегка покачивая, везет и не проливает ни капли. «И он все это делает быстрее и точнее, чем человек», — говорит Луис Фигередо.
Как робот учился у марокканского чайного подноса
Как это работает? Команда просто накормила робота алгебраическими формулами, которым несколько столетий. Они основывали свою математику на марокканском чайном подносе, в котором применяется принцип сферического маятника.
Робототехники «вписали» динамику сферического маятника в управляющее программное обеспечение робота. «Когда вы понимаете, как движется маятник, все становится очень просто», — говорит Фигередо.
Математика маятника: простое решение сложной проблемы
«Одни подходы были сосредоточены на ограничении ускорения, чтобы держать под контролем расплескивание жидкости. Другие работали с гидродинамикой, чтобы рассчитать поведение жидкости», — объясняет Фигередо. — «Это занимает как минимум несколько минут, если не часы, а результат пока неясен». Уравнения сферического маятника решаются практически мгновенно, что позволяет роботу балансировать с чашкой, переполненной жидкостью.
Применение в здравоохранении и при транспортировке опасных жидкостей
В качестве практического применения своей работы ученые рассматривают инновационную роботизированную поддержку для пожилых людей и тех, кто нуждается в уходе. Такой робот вполне способен подать стакан воды.
«Отрасли, занимающиеся транспортировкой материалов, представляющих биологическую и химическую опасность, вероятно, также заинтересуются подобным решением», — говорит Фигередо.
Безопасность остается критическим моментом: в идеале робот должен уметь распознавать опасные ситуации. «Для этого нам нужно лучшее восприятие», — говорит Фигередо. Нужны датчики, которые позволят машине не только распознавать людей, но и предсказывать их движения. Только так можно полностью исключить столкновения. Пока что робот использует тактильными датчики в качестве механизма безопасности: манипулятор робота мгновенно втягивается, когда происходит столкновение, но при этом робот сохраняет баланс и жидкость не проливает.