Программируемая решетка: как робот-слон научился силе и нежности

Исследователи из Лаборатории вычислительного проектирования и производства роботов (Computational Robot Design and Fabrication Lab) швейцарского университета EPFL создали первого в своем роде 3D-печатного робота-слона. Его уникальность заключается в способности выполнять как деликатные манипуляции, требующие гибкости, так и силовые действия, для которых необходима жесткость конструкции.
Программируемая решетка: как робот-слон научился силе и нежности
Изображение носит иллюстративный характер

В основе разработки лежит инновационная технология, названная «программируемая решетчатая структура». Материалом для нее служит пена, состоящая из множества отдельных ячеек. Ключевая особенность заключается в том, что этим ячейкам можно задавать разные формы и положения, тем самым программируя уровень жесткости, деформации и несущей способности материала в разных частях единого объекта.

Геометрия ячеек имеет две основные формы. Ученые могут создавать гибридные варианты, находящиеся в спектре между этими двумя формами. Это обеспечивает возможность «непрерывного пространственного смешения профилей жесткости», позволяя плавно переходить от гибких участков, подобных мышцам, к твердым, имитирующим кости. Потенциал технологии огромен: она позволяет создавать более одного миллиона различных конфигураций, которые в совокупности образуют «бесконечные» геометрические вариации.

Конструкция робота-слона напрямую вдохновлена опорно-двигательным аппаратом животных. Он оснащен мягким и гибким синтетическим хоботом, способным скручиваться, изгибаться и вращаться. Одновременно с этим тазобедренные, коленные и голеностопные суставы робота имеют жесткую, костеподобную опору для обеспечения естественности движений и стабильности.

Такой подход решает одну из главных проблем современной робототехники. Большинство роботов, включая передовых гуманоидов, выглядят «неуклюжими и неловкими» по сравнению с естественными движениями животных и людей. Природная грация является результатом сложной сети из мышц, сухожилий, связок и костей. Для сравнения, хобот настоящего слона содержит около 90 000 пучков мышечных волокон, известных как мышечные пучки.

Для демонстрации возможностей робота были проведены два контрастных теста. В первом испытании он аккуратно и деликатно схватил цветок своим гибким хоботом, показав высокую точность и мягкость движений.

Во втором тесте робот продемонстрировал силу. Он ударил по небольшому шару для боулинга, направленному на 10 кеглей. В результате удара робот-слон успешно сбил семь из них, доказав жесткость и прочность своей конструкции.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances в среду, 16 июля. Первым автором статьи является Цинхуа Гуань, постдокторант Лаборатории вычислительного проектирования и производства роботов в EPFL. Соавтором выступил Бэньхуэй Дай, докторант той же лаборатории. Их работа представляет масштабируемое решение для проектирования легких и адаптируемых роботов будущего.


Новое на сайте

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка