Большинство промышленных роботов представляются довольно неуклюжими. Оснащенные большими клешнями или захватами, они предназначены для выполнения простых манипуляций, таких как захват объекта и размещения его на сборочной линии. Более сложные движения с регулируемым усилием сжатия захвата по-прежнему недоступны для многих промышленных роботов.
Инженеры из Массачусетского технологического института додумались, каким образом можно сделать более ловкими обычные механизмы захватов. В этом помогает дополнительный упор рядом с роботом. Команда разработчиков во главе с доцентом машиностроения Альберто Родригесом разработала модель, которая предсказывает усилие, с которым робот должен проталкивать различные предметы, выравнивая их в своем захвате.
Например, если захват робота предназначен для подбора карандашей в их средней части, но он вместо этого хватает за конец карандаша, где закреплен ластик, то он может использовать упор рядом, чтобы корректировать свою хватку. Вместо того, чтобы выпускать карандаш и попробовать еще раз его схватить, модель Родригеса позволяет роботу немного ослабить свою хватку и протолкнуть карандаш в захвате до середины, упирая его для этого в стенку рядом с конвейером.
Чтобы отрегулировать захват карандаша в руке мы можем просто протолкнуть его к центру другой рукой. Но программирование такой процедуры для роботизированной руки очень сложно и значительно повышает стоимость робота.
С новым подходом существующие сегодня роботы в производстве, медицине, используемые при ликвидации последствий стихийных бедствий и в других случаях смогут, взаимодействуя с окружающей средой, выполнять более сложные маневры, оставаясь экономически эффективными.
Родригес в настоящее время изучает несколько вариантов использования внешней среды для расширения возможностей обычных захватов роботов. В текущем проекте его группа ищет способы использования роботом силы тяжести, отпуская и снова захватывая объект. А также использование поверхности рядом с захватом, чтобы помочь протолкнуть объект между пальцами захвата.
Исследователи разработали модель, которая описывает взаимодействие между захватом и зажатым в нем объектом, надавливаемым на различные вспомогательные конструкции в виде углов, ребер и плоской поверхности. Чтобы предсказать, как объект может перемещаться, когда захват толкает, разработанная модель должна принимать во внимание различные факторы, в том числе силы трения между захватом и объектом, между объектом и упором, а также массу, инерцию и форму объекта.
В настоящее время модель рассчитывает прикладываемое захватом усилие для смещения объекта в требуемом направлении. Например, как плотно робот должен схватить планку и насколько сильно ее толкать в направлении упора, чтобы повернуть планку на 45 градусов?
Родригес и его коллеги проверили предсказания модели в реальных экспериментах с помощью простого двух пальцевого захвата, манипулировавшего коротким стержнем путем прокатывания, поворота или скольжения им относительно трех типов опоры: точки, линии и плоскости. Исследователи измерили усилие робота при маневрировании стержнем в желаемых направлениях и сравнили экспериментальные усилия с прогнозируемыми теоретической моделью.
«Соответствие между результатами и расчетами было довольно хорошим», - говорит Родригес. "Мы подтвердили работоспособность модели. Сейчас мы работаем над планированием перемещения по заданной траектории. Мы хотим выяснить, как создавать внешние опоры, чтобы сделать движения робота более надежными и быстрыми».
В конечном счете, Родригес видит использование внешних объектов, как недорогой способ сделать более совершенными и универсальными системы манипуляции простых роботов. Хирургический робот может нажать скальпелем на операционный стол, чтобы удобнее ухватить его, в то время как используемый в полевых условиях в судебной экспертизе робот может упереть в скалу напротив часть вещественного доказательства, чтобы лучше изучить его.
Комментарии
(0) Добавить комментарий