Хотя современные роботы становятся всё более совершенными, их аккуратность при обращении с предметами часто оставляет желать лучшего. Инженеры из MIT и Стэнфорда предложили инновационное решение этой проблемы: их новая роботизированная система использует гибкие щупальца, напоминающие лианы, для захвата различных объектов.

Уникальная конструкция и принцип работы

Разработанная система состоит из набора пневматических трубок, которые выдвигаются из герметичного корпуса, расположенного на одной стороне роботизированной руки. С помощью воздушного давления трубки могут огибать или проходить под нужным предметом, после чего возвращаются к руке с противоположной стороны и фиксируются. После фиксации рука способна перемещаться, а трубки — наматываться для подъёма или вращения захваченного объекта. Ключевым новшеством является возможность замыкать собственные петли, что отличает эту систему от предыдущих роботов-«лиан».

Благодаря мягким, трансформируемым «рукам» робот способен выполнять деликатные задачи, например, аккуратно поднимать и перемещать хрупкую стеклянную вазу.

Преимущества замкнутых петель

«Многие считают, что чтобы что-то схватить, достаточно просто протянуть руку и взять, — объясняет Кентаро Бархайт из департамента машиностроения MIT. — Но на самом деле процесс состоит из нескольких этапов: позиционирование и удержание. Преобразуя открытые петли в замкнутые, мы достигаем новых уровней эффективности, используя преимущества обеих форм на соответствующих стадиях».

Испытания и возможности применения

В ходе испытаний, которые можно увидеть на видео, команда продемонстрировала, что система способна поднимать круглые предметы, работать в загромождённой среде, аккуратно обращаться с хрупкими объектами (например, стеклянной вазой), захватывать крупные предметы на расстоянии, собирать группы объектов (например, связку металлических прутьев), а также справляться с тяжёлыми и нестандартными предметами, такими как арбуз. Однако основное назначение робота-«лианы» — помощь в подъёме человеческих тел в больницах и учреждениях по уходу за пожилыми людьми.

Перспективы для медицины и ухода

«Перемещение человека с кровати — одна из самых физических сложных задач для сиделки, — отмечает Бархайт. — Такой робот может облегчить труд помощника и быть более деликатным и комфортным для пациента».

Обычно для перемещения пациента его приходится поворачивать на обе стороны, чтобы подложить под него простыню-гамак, которую затем поднимают с помощью лебёдки. Этот процесс может причинять боль и мешать медицинскому оборудованию. Благодаря тому, что трубки способны проходить через очень узкие пространства, например, под телом пациента, система робота-«лианы» делает такие перемещения более мягкими и менее травматичными.

«Я очень вдохновлена возможностью использовать такие роботы для физической помощи людям с ограниченной подвижностью, — добавляет Эллисон Окамура из Стэнфорда. — Мягкие роботы могут быть относительно безопасными, недорогими и оптимально спроектированными под конкретные человеческие нужды, в отличие от других подходов, например, гуманоидных роботов».

Потенциал для других сфер

Хотя изначально робот-«лиана» разрабатывался для медицинских задач, исследователи отмечают, что у него есть и другие области применения, что было продемонстрировано в ходе испытаний.

«Мы считаем, что такой дизайн робота можно адаптировать для многих сфер, — говорит Бархайт. — Мы также рассматриваем возможность использования в тяжёлой промышленности, например, для автоматизации работы кранов в портах и на складах».

Изобретение подробно описано в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.