Исследователи Массачусетского технологического института создали конвейер интерактивного проектирования, который оптимизирует и упрощает процесс создания индивидуальной роботизированной руки с тактильными датчиками.
Как правило, эксперт по робототехнике может потратить месяцы на разработку собственного манипулятора вручную , в основном методом проб и ошибок. Для каждой итерации могут потребоваться новые детали, которые необходимо разрабатывать и тестировать с нуля. Напротив, этот новый конвейер не требует ручной сборки или специальных знаний.
Подобно строительству с помощью цифровых LEGO, дизайнер использует интерфейс для создания робота-манипулятора из набора модульных компонентов, которые гарантированно пригодны для изготовления. Пользователь может настроить ладонь и пальцы роботизированной руки, подстраивая ее под конкретную задачу, а затем легко интегрировать тактильные датчики в окончательный дизайн.
После завершения проектирования программное обеспечение автоматически создает файлы для 3D-печати для изготовления манипулятора. Тактильные датчики встроены в вязаную перчатку, которая плотно прилегает к руке робота. Эти датчики позволяют манипулятору выполнять сложные задачи, например, поднимать хрупкие предметы или использовать инструменты.
«Одна из самых захватывающих особенностей этого пайплайна заключается в том, что он делает дизайн доступным для широкой аудитории. Вместо того, чтобы тратить месяцы или годы на работу над дизайном и вкладывать много денег в прототипы, вы можете получить рабочий прототип за считанные минуты, — говорит ведущий автор Лара Злокапа, которая этой весной получит степень магистра машиностроения.
После того, как пользователь создал структуру манипулятора, он может деформировать компоненты, чтобы настроить их для конкретной задачи . Например, возможно, манипулятору нужны пальцы с более тонкими кончиками, чтобы обращаться с офисными ножницами, или изогнутые пальцы, которыми можно брать бутылки.
На этом этапе деформации программа окружает каждый компонент цифровой клеткой. Пользователи растягивают или сгибают компоненты, перетаскивая углы каждой клетки. Система автоматически ограничивает эти движения, чтобы обеспечить правильное соединение деталей и возможность изготовления готовой конструкции.
После настройки пользователь определяет места для тактильных датчиков. Эти датчики встроены в вязаную перчатку, которая надежно надевается на напечатанный на 3D-принтере робот-манипулятор. Перчатка состоит из двух слоев ткани, один из которых содержит горизонтальные пьезоэлектрические волокна, а другой — вертикальные волокна. Пьезоэлектрический материал производит электрический сигнал при сжатии. Тактильные датчики формируются там, где пересекаются горизонтальные и вертикальные пьезоэлектрические волокна; они преобразуют стимулы давления в электрические сигналы, которые можно измерить.
Плюс в перчатках пользователь может покрыть тактильными сенсорами всю руку, а не встраивать их в ладонь или пальцы, как это происходит с другими роботами-манипуляторами (если тактильные сенсоры у них вообще есть).
Завершив дизайн интерфейса, исследователи создали специальные манипуляторы для выполнения четырех сложных задач: поднятие яйца, резка бумаги ножницами, наливание воды из бутылки и завинчивание гайки. Манипулятор с гайкой, например, имел один удлиненный и смещенный палец, что предотвращало столкновение пальца с гайкой при ее вращении. Этот успешный проект потребовал всего две итерации.
Захватывающий яйцо манипулятор никогда не разбивал и не ронял яйцо во время тестирования, а манипулятор для резки бумаги мог использовать более широкий набор ножниц, чем любая существующая роботизированная рука, которую ученые могли найти в литературе.
Но при тестировании манипуляторов исследователи обнаружили, что датчики создают много шума из-за неравномерного переплетения вязаных волокон, что снижает их точность. Сейчас они работают над более надежными датчиками, которые могли бы повысить производительность манипулятора.
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com