Ebben az összefüggésben az európai és amerikai kutatócsoportok figyelemre méltó lépést tettek előre a fejlesztés terén. levehető, szimmetrikus, önálló mozgásra képes robotkezekA koncepció szakít az emberi anatómia milliméterre pontos utánzásának megszokott megközelítésével, és megnyitja az utat a nagy pontosságú műveletek előtt szűk sarkokban, nehezen elérhető helyeken vagy olyan helyzetekben, ahol egy rögzített kar egyszerűen nem ér el.
Egy robotkéz, amely függetlenné válik a kartól
A legtöbb címlapot generáló projekt a következők együttműködésének köszönhető: Massachusetts Institute of Technology (MIT) és Svájci Szövetségi Technológiai Intézet Lausanne-ban (EPFL)Központi gondolata olyan egyszerűen megfogalmazható, amennyire lehetetlen egy emberben megismételni: teljes autonómiát biztosít a kéznek a kar többi részéhez képesthogy a fő rendszerhez csatlakoztatva működhessen, vagy önállóan mozoghasson, amikor a feladat megkívánja.
A csapat, amely magában foglalta az EPFL mérnökeinek egy kiemelkedő csoportját is, amelyet egykor Xiao Gao kutató vezetett, szándékosan kerülte az emberi kéz pontos másolatának megalkotását. Ahelyett, hogy elfogadták volna annak korlátait, például az aszimmetriát vagy a zárt térben való működés nehézségeit, arra összpontosítottak, hogy… kifejezetten robotikára tervezett dizájn és hogy leküzdjük azokat a biológiai korlátokat.
A gyakorlatban a kéz egy hagyományos robotkar részeként működhet általános feladatokhoz, és amikor speciálisabb beavatkozásra van szükség, Leválik, és a saját ujjait támasztékként használva mozogni kezd.Ez a felületeken való „járás” képessége lehetővé teszi számára, hogy résekbe, üregekbe vagy szerkezetekbe préselődjön be, ahová a főrobot nem tudna belépni a környezet felét szétszerelve.
Ez a megközelítés illeszkedik az ún. trendhez. általános célú robotikaNem csupán az emberi kézügyesség elérésére törekszik, hanem a sokoldalúság, a hatótávolság és a mozgástartomány tekintetében is egy lépéssel tovább kíván menni. A levehető kéz tehát az emberi kéz funkcionális evolúciójaként, nem pedig pusztán mechanikus másolataként fogható fel.
Szimmetrikus kialakítás és változtatható ujjkonfiguráció
A prototípus egyik legszembetűnőbb tulajdonsága az, hogy teljesen szimmetrikus architektúraA kutatók két változatot fejlesztettek ki, az egyiket öt, a másikat hat ujjal, mindkettő tenyérátmérője körülbelül 16 centiméter, az ujjak eloszlása pedig eltér a tipikus emberi konfigurációtól, amely négy ujjból és egy hüvelykujjból áll az egyik oldalon.
Ennek a geometriának köszönhetően, Bármelyik ujjpár egyenértékűen működhet fogáskorA kéznek nincs „jó” és „rossz” oldala, így több irányból is megközelítheti a tárgyat anélkül, hogy elveszítené a hatékonyságát. Ez a szimmetria különösen akkor hasznos, ha a kéz nincs összekapcsolva, és szűk helyeken kell manővereznie, ahol az áthelyezés mozgástere nagyon kicsi.
Ezenkívül a mérnökök jelentős mértékben kibővítették a az egyes ujjak mozgástartománya és fogóképességeA cél az, hogy egy ujj ne csak egy adott hüvelykujjjal, hanem bármelyik másikkal is szembe tudjon állni, ezáltal megsokszorozva a lehetséges fogáskombinációkat. Ez a plusz szabadság a különböző formájú és méretű tárgyak finomabb irányítását eredményezi.
Egy másik kulcsfontosságú elem, hogy a kéz úgy lett kialakítva, hogy kínáljon fogd meg előre és hátra isMás szóval, nem korlátozódik tárgyak megtartására az elülső felületén, hanem meg is támasztja azokat szerszámok kezelése vagy más elemeken végzett munka közben. Ez a „kétoldalas” képesség lehetővé teszi például, hogy egy darabot tartsunk, és egy másik szerszámot használjunk egyidejűleg a másik ujjakkal anélkül, hogy második kézre lenne szükségünk.
Ez a funkcionális manipulációra való összpontosítás ellentétben áll számos robotikai projekt klasszikus megközelítésével, amelyek az emberi anatómia szinte részletes reprodukálására törekedtek. Itt nem a biológiai hűség, hanem a működési hatékonyság a prioritás.Ennek közvetlen hatása van ipari vagy összetett ellenőrzési környezetekre.
Autonóm mozgás és soros objektumkeresés
Amikor a kéz leválik a karról, akkor válik ki a legszembetűnőbb aspektusa: a felületeken való önálló mozgás képességeAz ujjait összehangolt támaszpontként használva az eszköz képes mászni, előre mozogni és átrendezni magát, hogy megtalálja és felvegye a fő robot szokásos hatókörén kívül eső tárgyakat.
A kutatók által leírt kísérletekben a kéz kimutatta, hogy képes rá legfeljebb három elemet kereshet egymás után majd térjen vissza a karra az újbóli rögzítéshez, miközben folyamatosan stabilan tartja a benne lévő alkatrészeket. Ez a mindennapi használati tárgyakkal tesztelt sorozat világosan szemlélteti, hogy milyen típusú feladatokra tervezték.
A tesztek során olyan tárgyakat, mint pl. kartoncsövek, gumilabdák, filctollak és fémdobozokMindegyiket úgy választották ki, hogy tipikus raktári, műhelyi vagy gyártósoros helyzeteket szimuláljon. Az eredmények azt mutatják, hogy a kéz biztonságosan megfoghat sokféle formát és textúrát, mozgás közben is megőrzi stabilitását.
A készülék képes volt reprodukálni 33 különböző emberi fogástípusEz jelentős szám a biológiai kéz összetettségét tekintve. Ráadásul akár körülbelül 2 kilogramm súlyú tárgyakat is gond nélkül kezelt, ami elegendő az alkatrészek, szerszámok vagy anyagok manipulálásával járó széles körű műveletekhez az ipari és szolgáltatási szektorban.
Ez a teljesítmény a tanulmány szerzői szerint megerősíti, hogy szimmetrikus architektúra és funkcionális szétválasztás Lehetővé teszik számunkra, hogy leküzdjük a hagyományos robotkezek néhány klasszikus korlátját, amelyeket inkább fix feladatok ismétlésére terveztek, mintsem változó vagy nehezen hozzáférhető környezetekben való improvizációra.
Alkalmazások az iparban, a mentésben és a kutatásban
Ennek a levehető kéznek az elsődleges fókusza egyértelműen ipari jellegű, mind a berendezések és létesítmények ellenőrzése és javításaGyárakban vagy feldolgozóüzemekben az a képesség, hogy csak kézzel lehet benyúlni egy zugba, burkolatba vagy keskeny vezetékbe, csökkenti annak szükségességét, hogy teljes vezetékeket leállítsanak vagy szerkezeteket szétszedjenek egy adott pont eléréséhez.
Karbantartási forgatókönyvekben ez az autonómia érdekes alternatívát kínál a terjedelmesebb eszközök használatával szemben. A kéz behelyezhető elektromos szekrényekbe, összetett gépekbe vagy bevont területekre. ahová egy merev kar nagy nehézségek árán érne el anélkül, hogy járulékos károkat okozna. Ha egyszer bejutott, képes karokat, csavarokat, kábeleket vagy más alkatrészeket manipulálni, hasonló pontossággal, mint egy képzett emberi kéz.
A kutatók kiemelik a benne rejlő lehetőségeket a következő feladatokban is: mentés és feltárásZárt terekben, omlások esetén vagy földalatti infrastruktúrában végzett műveletek során a levehető kéz egyfajta tapintható felfedezőként működhet, amely képes keskeny folyosókon mozogni, ellenőrizni a szerkezetek állapotát, vagy kényes tárgyakat kiemelni anélkül, hogy az embereket szükségtelen kockázatoknak tenné ki.
Felderítő küldetések során, mind nehezen elérhető természeti környezetben, mind összetett tudományos vagy műszaki létesítményekben, egy robotkézzel, amely Nem függ közvetlen rálátástól vagy karnyújtásnyi távolságtól. Új lehetőségeket nyit meg. Például behatolhat kőzetüregekbe, csövekbe vagy vezetékekbe, hogy mintákat vegyen, érzékelőket helyezzen el, vagy mechanizmusokat aktiváljon.
Összességében ez a technológia jól illeszkedik a jelenlegi trendhez, modulárisabb és sokoldalúbb robotrendszerek, hol Különböző specializált "modulok" működnek együtt az összetett feladatok megoldása érdekébenA levehető kéz az egyik kulcsfontosságú modullá válik, amelyet olyan helyeken történő finommanipulációra terveztek, ahová más robotok vagy szerszámok nem férnek hozzá könnyen.
Kiemelkedő kihívások és a fejlesztés következő lépései
Az elért eredmények ellenére maguk a projekt felelősei is ragaszkodnak ahhoz, hogy Még mindig egy prototípus a laboratóriumi fázisbanAhhoz, hogy valós alkalmazásokban is használható legyen, számos technikai és integrációs kihívást kell leküzdeni más robotikai rendszerekkel.
Az egyik kiemelkedő kérdés a kéz teljesítményének validálása a következővel: nagyobb méretű, súlyú vagy szokatlan geometriájú tárgyakEddig stabil teljesítményt mutatott viszonylag kezelhető elemekkel, de az ipari vagy mentési feladatokban a mindennapi használat további kihívásokat jelent a terjedelmes alkatrészek, az egyenetlen felületek vagy az igényesebb anyagok formájában.
Egy másik finomítandó szempont a kéz alkalmazkodása a változatos munkakörülményekA szennyeződéssel, porral vagy párával teli környezetektől kezdve a rezgésekkel vagy interferenciával járó helyzetekig, ugyanazt a robusztusságot kell mutatnia, mint amit más ipari berendezésektől elvárnak ahhoz, hogy valóban hasznos legyen, anélkül, hogy feláldozná jellegzetes pontosságát.
A kutatók rámutatnak arra is, hogy ezt a technológiát integrálni kell a valós munkafolyamatokAz ellenőrzött vizsgálatokon túl az a cél, hogy a technológiát konkrét feladatokban is alkalmazzák gyárakban, szolgáltató létesítményekben vagy kritikus infrastruktúrában, ahol a már telepített robotok mellett működhet, és demonstrálhatja hozzájárulását a hatékonyság és a biztonság szempontjából.
Középtávon a csapat maga is azt sugallja, hogy ez a munkafolyamat a következőkhöz vezethet: paradigmaváltás a robotkezek felfogásábanAhelyett, hogy továbbra is az emberi anatómia utolsó részletig tartó utánzására törekednének, a kutatásokat egyre inkább funkcionális, szimmetrikus és moduláris kialakítások felé lehetne irányítani, amelyeket az ipar és a kutatás valós igényeihez lehetne optimalizálni, mind Európában, mind más olyan területeken, ahol az automatizálás egyre nagyobb teret hódít.
A levehető robotkezek, a szimmetrikus kialakítás és a magas szintű technikai ügyesség kombinációja egy sokkal rugalmasabb robotikára utal, mint amit ma a gyárakban vagy laboratóriumokban látunk; ha ezek a megoldások a kutatási környezeten kívüli teszteken is megfelelnek, kulcsfontosságú elemmé válhatnak a biztonságos és precíz munkavégzéshez zárt terekben, komplex létesítményekben és olyan küldetésekben, ahol az autonóm kéz mozgékonysága mindent megváltoztat.
