Boston Dynamics представляет новую человекоподобную роботизированную руку
В стремлении создать человекоподобных роботов распространенным решением в отрасли является оснащение робота точной копией человеческой руки. В этом есть логика: люди обладают очень развитыми как мелкими, так и крупными двигательными навыками; инструменты уже разработаны с учетом особенностей человеческих рук; и они предоставляют доступ к огромному количеству демонстрационных данных, которые могут послужить отправной точкой.
Однако создание функциональной человекоподобной руки — это гораздо больше, чем просто теоретическая разработка. На практике проектирование руки — это всегда компромисс. Ловкость, сила, прочность, стоимость, ремонтопригодность и сенсорные функции — все эти параметры конкурируют друг с другом. Сложность заключается в разработке руки, которая:
- Способна выполнять широкий спектр полезных задач, включая использование инструментов.
- Достаточно прочна и надёжна, чтобы выдерживать суровые условия реальной работы в промышленных и логистических условиях.
- Минимально отличиается от человеческой.
- Может быть корректно смоделирована для обучения по модели sim2real и генерации синтетических данных.
- Может производиться серийно и надежно ремонтироваться с низкими затратами.
Новая модель манипулятора компании Boston Dynamics для робота Atlas стала решением этой проблемы. Модель имеет 13 степеней свободы или DoF (degrees of freedom), прямое управление, высокую точность моделирования для перехода от симуляции к реальной работе с помощью обучения с подкреплением, а также продуманную конструкцию для выполнения сложных физических задач.
Предыдущие кисти робота Atlas с семью степенями свободы были разработаны для захвата самых разнообразных объектов. Новое поколение предназначено уже для манипулирования объектами. Рука оснащена четырьмя пальцам, включая более ловкий большой палец, и сохраняет прямое управление в суставах с помощью одного типа привода. Как и в теле робота Atlas, эти приводы полностью инкапсулированы, так что никакие хрупкие кабели не пересекают суставы.
Размер — одно из главных ограничений при проектировании. Новая рука по размеру похожа на большую человеческую руку, что в значительной степени определяет размер приводов. Благодаря нескольким уникальным технологиям компании удалось сохранить аналогичную силу, как и у предыдущей руки — она способна переносить загруженный мини-холодильник весом более 45 кг. Рука, предназначена для использования человеческих инструментов в физически сложных задачах и должна быть сильной.
Ловкость руки также значительно увеличена. Теперь Atlas способен выполнять следующие манипуляции:
- Скользить подушечкой большого пальца вдоль и поперек всех остальных пальцев
- Ловко зажимать предметы между большим и любым другим пальцем
- Ловко захватывать предметы тремя пальцами
- Захватывать инструменты, такие как дрели, динамометрические ключи, шлифовальные машины, гвоздезабивные пистолеты и сварочные аппараты
Команда разработчиков решила отказаться от создания пятого пальца (мизинца), так как четыре имеющихся пальца обеспечивают выполнение практически всего необходимого спектра задач. Конструкция руки — это компромисс, и дополнительный палец означает три дополнительных привода, с соответствующими дополнительными затратами, объемом производства и вероятностью поломки.
Смотреть видео Boston Dynamics на YouTube
Однако важно отметить, что создание действительно универсальной руки — задача невыполнимая, поскольку руки — это безжалостный компромисс в дизайне. Любая возможная конструкция лучше подходит для одних задач и хуже для других. Иногда предпочтительнее иметь более мягкие пальцы, чтобы не царапать поверхности, а иногда — более жесткие, как у плоскогубцев, для приложения больших усилий. Иногда лучше иметь более тонкие кончики пальцев, как у щипцов, а иногда — более крупные, как у клещей.
Человеческая рука не является исключением. Аристотель называл её «инструментом инструментов», не самостоятельным инструментом, а скорее инструментом, открывающим новые возможности. Идеальный универсальный ловкий манипулятор — это не слишком сложная рука, а, скорее, надежная рука, способная использовать инструменты. Ловкость, необходимая для использования инструментов, является ключевой способностью, требуемой для превращения человекоподобных существ в универсальные машины будущего.
