Roboty dokážu zdvihnúť tony materiálu či zvárať oceľ, no pri krehkých predmetoch, ako je malinový plod alebo zemiakový lupienok, často zlyhávajú. Vedci z University of Texas v Austine preto vyvinuli robotickú ruku FORTE s extrémne citlivým hmatom, ktorá dokáže manipulovať s krehkými objektmi bez ich poškodenia.
Technológia vznikla v rámci výskumného projektu s názvom FORTE, čo je skratka pre Fragile Object Grasping with Tactile Sensing, teda systém zameraný na uchopovanie krehkých objektov pomocou pokročilého hmatového snímania.
Hoci na prvý pohľad ide o jednoduchú demonštráciu schopnosti zdvihnúť lupienok, v skutočnosti ide o dôležitý krok smerom k robotom, ktorí dokážu pracovať v prostrediach, kde je potrebná extrémna jemnosť. Takéto schopnosti sú kritické napríklad pri manipulácii s potravinami, biologickými vzorkami alebo citlivou elektronikou.
Roboty vedia zdvihnúť motor, ale nie malinový koláč
Robotické manipulátory sú dnes mimoriadne presné, no väčšina z nich stále funguje na princípe pevného úchopu a presne definovanej sily. To je ideálne pri práci s kovovými dielmi alebo plastovými komponentmi, ale pri mäkkých a krehkých predmetoch to často vedie k ich poškodeniu.
Prečítaj si tiežJemný umelý sval – o krok bližšie k humanoidnému robotovi
Trojnásobne silnejší ako biologický sval a pritom jemný pohon bez potreby externých doplnkov je signál, že humanoidní roboti, či možno dokonca androidi sú bližšie, ako sme si mysleli....
V praxi to znamená, že robot môže bez problémov zdvihnúť motor z výrobnej linky, ale môže mať problém s jednoduchou úlohou, akou je zdvihnutie jahody alebo kusu pečiva.
Problém spočíva v tom, že ľudská ruka je neuveriteľne citlivý senzorický systém, ktorý okamžite reaguje na drobné zmeny tlaku a trenia. Keď človek zdvihne napríklad lupienok, prsty automaticky upravujú silu úchopu tak, aby sa predmet nezlomil, ale zároveň nevypadol. Roboty však takúto spätnú väzbu doteraz mali len veľmi obmedzenú, čo výrazne komplikovalo ich nasadenie v mnohých oblastiach.
Prečítaj si tiežHumanoidní roboti Fourier GR-1 a GR-II majú schopnosti ChatGPT
Singapurská spoločnosť Fourier Intelligence, známa svojimi exoskeletonmi a rehabilitačnými zariadeniami, predstavila svetu dva humanoidné roboty – GR-1 a jeho vylepšeného nástupcu GR-II...
Práve na tento problém sa zameral nový výskum, ktorý kombinuje mäkkú robotiku s pokročilým hmatovým snímaním. Cieľom bolo vytvoriť robotickú ruku, ktorá nebude predmety len držať, ale bude ich doslova cítiť podobne ako človek.
Mäkké prsty a vzduchové kanály napodobňujú cit ľudskej ruky
Základom novej robotickej ruky sú mäkké prsty vyrobené pomocou 3D tlače, ktoré sú inšpirované biologickými štruktúrami nachádzajúcimi sa v prírode. Konštrukcia využíva takzvaný fin-ray efekt, známy napríklad z plutiev rýb, vďaka ktorému sa prsty dokážu prirodzene prispôsobiť tvaru uchopeného objektu. Namiesto tvrdého stisku tak robot predmet jemne obopne a rozloží tlak na väčšiu plochu.
Vo vnútri prstov sa nachádza sieť drobných vzduchových kanálov, ktoré fungujú ako senzory tlaku a spolupracujú s pneumatickými aktuátormi ovládajúcimi pohyb prstov. Keď sa prst dotkne objektu, deformácia týchto kanálov okamžite mení tlak vzduchu v systéme. Robot projektu FORTE tak dokáže zistiť, akú silu vyvíja na predmet a či sa objekt nezačína pohybovať alebo šmýkať.
Prečítaj si tiežCETO je revolučné zariadenie na výrobu energie z morských vĺn
Zariadenie CETO by mohlo zmeniť spôsob, akým získavame energiu z oceánov. Táto technológia, ktorá je nenápadná a zároveň efektívna, by mohla byť kľúčom k udržateľnejšej budúcnosti...
Výhodou tohto riešenia je, že systém nepotrebuje komplikované externé senzory alebo kamery. Informácie o kontakte vznikajú priamo v samotnej štruktúre prstov, čo výrazne zrýchľuje reakčný čas. Ak robot zistí, že predmet začína kĺzať, dokáže v priebehu približne stotiny sekundy upraviť silu úchopu tak, aby predmet bezpečne udržal.
Test robota FORTE s lupienkom je len začiatok
Výskumníci otestovali robotickú ruku na viac než troch desiatkach rôznych objektov s rôznou hmotnosťou, veľkosťou a krehkosťou. Medzi testovanými predmetmi boli napríklad zemiakové lupienky, maliny, jablká, sklenené poháre, plechovky alebo nádoby s džemom. Cieľom bolo overiť, či systém dokáže spoľahlivo manipulovať s predmetmi, ktoré sa výrazne líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami.
Výsledky ukázali, že systém dosahuje viac než 90 % úspešnosť pri samotnom uchopení objektov. Zároveň dokáže s vysokou presnosťou detegovať moment, keď sa predmet začína šmýkať, a okamžite tomu prispôsobiť silu úchopu. Práve schopnosť reagovať na šmyk je pritom jeden z najdôležitejších prvkov, ktorý umožňuje bezpečnú manipuláciu s krehkými objektmi.
Prečítaj si tiežČínski roboti sú čoraz lacnejší, ale kvalita je otázna
Čínski roboti, hlavne tí humanoidní, by sa mali stať vo svete popredným artiklom. Na svetovej konferencii robotov v Pekingu Čína predstavila lacnejšie a inovatívnejšie komponenty pre ich výrobu...
Aj keď sa v súvislosti s FORTE najčastejšie spomína schopnosť zdvihnúť lupienok bez jeho zlomenia, ide skôr o symbolickú ukážku citlivosti systému. V praxi môže mať podobná technológia oveľa širšie využitie.
Prečo takýto hmat roboty skutočne potrebujú
Schopnosť jemne manipulovať s objektmi je jedna z posledných veľkých prekážok na ceste k robotom, ktorí dokážu pracovať v rovnakých prostrediach ako ľudia. V potravinárstve by napríklad roboty mohli bezpečne manipulovať s ovocím alebo pečivom bez toho, aby ich poškodili.
Prečítaj si tiežŽivá koža na robotoch? Vedci vyčarovali úsmev na tvári minirobota
Nadpis vám asi evokuje Terminátora, alebo možno Westworld. Tam zatiaľ nie sme, no živá koža na robotoch je významný krok týmto smerom...
V zdravotníctve by zase mohli pracovať s citlivými nástrojmi alebo biologickými vzorkami, kde je presnosť a jemnosť absolútne kritická. Dotyk robota s človekom asi ani netreba spomínať, pretože pri humanoidných robotoch je starostlivosť o bezvládnych a seniorov jeden z najvýraznejších aspektov ich budúcnosti.
Podobné technológie sú dôležité aj pre modernú výrobu elektroniky, kde roboty často pracujú s drobnými a veľmi krehkými komponentmi. Ak dokážu presne regulovať silu úchopu a reagovať na drobné zmeny trenia, výrazne sa znižuje riziko poškodenia súčiastok.
Prečítaj si tiežRobot Sophia dostal občianstvo Saudskej Arábie
Sophia je z humanoidných robotov v súčasnosti asi najpopulárnejšia. Svojho času vyvolala zdesenie, keď povedala, že chce zničiť ľudstvo. Neskôr to odvolala prehlásením, že v skutočnosti má ľudí rada....
Výskum z University of Texas tak naznačuje, že roboty sa postupne približujú schopnostiam ľudskej ruky. Aj keď je cesta k plnohodnotnej robotickej manipulácii ešte dlhá, projekty ako FORTE ukazujú, že kombinácia mäkkej robotiky a pokročilého hmatového snímania môže byť jedným z kľúčov k budúcnosti automatizácie.
