Boston Dynamics прокачала ловкость рук человекоподобных роботов Atlas, дав им новые четырёхпалые кисти (видео)
Компания Boston Dynamics рассказала о новой конструкции кистей рук, которую получил человекоподобный робот Atlas. Четырёхпалая кисть осталась достаточно сильной и получила возможность эффективно манипулировать объектами, как это делает человек — по его движениям роботов и обучают.
На практике проектирование кисти руки для робота требует сбалансировать требования по ловкости, силе, надёжности, цене, ремонтопригодности и чувствительности — при том, что эти качества могут противоречить друг другу. На практике она должна быть достаточно сильной и прочной, чтобы выдерживать реальные условия эксплуатации в промышленности и логистике; в достаточной мере быть похожей на человеческую функционально; работать с моделированием и симуляциями при обучении; а также быть пригодной для массового производства и недорогого ремонта.
Учитывая представленные требования, инженеры Boston Dynamics разработали для человекоподобного Atlas новую кисть руки с 13 степенями свободы. Кисти рук предыдущего поколения у Atlas с 7 степенями свободы были оптимизированы для захвата самых разных предметов; новые позволяют полноценно ими манипулировать. Кисть стала четырёхпалой, сохранив противостоящий большой палец. Приводы в пальцах полностью герметичны — кабели сквозь суставы не проходят.
Важно было сохранить надлежащие габариты, потому что Atlas должен работать с предметами и присутствовать в пространствах, предназначенных для людей — новые кисти рук для роботов сопоставимы по размерам с человеческими; при этом они сохранили возможность удерживать и переносить объекты массой до 45 кг. Важна и проприоцепция — внутренняя обратная связь, которая помогает роботу всегда знать, какое положение приняла его рука; в дополнение к ней кисть оснащена сетью тактильных сенсоров давления, которые покрывают пальцы и ладонь, позволяя фиксировать самые лёгкие контакты.
Инженеры Boston Dynamics выбрали четырёхпалую конструкцию роботизированной кисти, установив, что мизинец не даст ей функциональных преимуществ — они даже провели эксперимент, на день скрепив скотчем свои безымянные пальцы с мизинцами. Даже при этой конструкции кисть производит точный захват «щепотью» — большим и любым другим пальцем, захват тремя расположенными в ряд пальцами, а также управляется с инструментами: дрелями, шуруповёртами, шлифовальными машинами и другим оборудованием.
Робот обучается движениям по образцу человека: тот может надеть перчатку, выполнить действие, и система его повторит. Но этого недостаточно, потому что работа кисти — это не просто последовательность движений пальцами; машина должна контролировать текущее положение в реальном времени и обрабатывать тактильную обратную связь. Поэтому оптимальным вариантом представляется механизм обучения с подкреплением в симуляции с последующим переносом модели на реального робота. Инженеры уже получили первые успешные результаты при переносе навыков из симуляции в реальный мир, и это направление будет развиваться дальше.
Кисть руки должна быть ловкой не для того, чтобы робот красиво копировал движение человека, а чтобы он продолжал эффективно работать в среде, к которой не был подготовлен. Ловкость требуется при работе с инструментами, гибкими кабелями и при манипуляциях с предметами в таре. Создать же универсальную руку не получится, признают в Boston Dynamics, — в различных сценариях оказываются востребованными разные взаимоисключающие свойства.