Исследователи из Научно-технического университета Китая разработали роботизированный манипулятор, приводимый в действие с помощью давления. Разработка была представлена на конференции ICRA 2017, текстовая версия работы доступна здесь.

Существует множество разрабатываемых и серийно выпускаемых манипуляторов, позволяющих роботам захватывать и перемещать предметы. Одной из неочевидных проблем на пути к их повсеместному внедрению является их потенциальная опасность для окружающих людей. Поэтому некоторые исследователи пытаются разрабатывать полнофункциональных и в то же время мягких роботов, безопасных для человека.

IEEE Spectrum / YouTube

Китайские инженеры представили такую систему на прошедшей недавно конференции ICRA. Основу манипулятора составлял каркас, распечатанный на 3D-принтере. Он состоял из массива ячеек и имел форму, похожую на сложенные пчелиные соты. Внутри каждой ячейки находились две надуваемых полости, подключенных с помощью шлангов к управляющему устройству. Для упрощения массивы ячеек были объединены в пять независимо управляемых сегментов.

Схематическое изображение сегмента манипулятора. В каркасе располагаются надуваемые воздухом полости, присоединенные с помощью трубок к управляющему блоку. Hao Jiang et al. / ICRA 2017

Манипулятор состоит из пяти сегментов. Буквой C обозначены метки, необходимые компьютеру для отслеживания положения. Hao Jiang et al. / ICRA 2017

Манипулятор был подключен к управляющему устройству, состоящему из компьютера, камеры и компрессора, подающего воздух в сегменты манипулятора. Перемещение руки состояло из двух этапов. Сначала компьютер рассчитывал оптимальные изгибы сегментов, а затем нейросеть получая длину и кривизну сегмента рассчитывала давление, необходимое для того, чтобы их достичь. Если сделать воображаемый срез манипулятора, на срезе окажутся четыре надуваемых полости. Поскольку в каждую из них воздух подавался с разным давлением, сегмент манипулятора изгибался в сторону полостей с наименьшим давлением.

Инженеры продемонстрировали возможности своей разработки несколькими способами. В одном случае они запрограммировали манипулятор таким образом, что он следил за перемещаемой перед ним палкой со специальными метками на конце. Система быстро и четко реагировала на перемещения. Также исследователи продемонстрировали возможность захвата различных предметов. Стоит отметить, что в этом режиме манипулятор был заранее запрограммирован на конкретные движения.

Недавно американские инженеры представили робота для передвижения по пересеченной местности с конечностями, имеющими похожий принцип действия. Его «лапы» состояли из трех продольных трубок, надуваемых воздухом, но в отличие от данной работы, они представляли собой один сегмент. А немецкая компания показала прототип пневматического манипулятора-щупальца, способного обвиваться вокруг предметов и захватывать их с помощью присосок.

Автор: Григорий Копиев