Kas turi priešpriešinius nykščius ir yra vikriausias įrankis planetoje? Žmogaus ranka, aišku. Na… jau ne. Bent jau teigia École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) inžinierių mokyklos inžinieriai, sukūrę robotinę ranką, galinčią pranokti žmogaus miklumą atliekant kontroliuojamas manipuliavimo užduotis.
Daugelį amžių tyrinėtojai žmogaus ranką laikė miklumo etalonu. Dėl to robotų rankos paprastai buvo sukurtos taip, kad atkartotų žmogaus rankų struktūrą ir funkcionalumą. Tačiau tai reiškė ir jų apribojimų atkartojimą. Nors žmogaus įkvėptos robotų rankos, nuo griebtuvų iki bionikos, gali puikiai suimti, sugriebti ir pakelti, jų funkcionalumą visada ribojo tai, kas, mūsų manymu, yra įmanoma.
Pagalvok apie tai. Ką galėtume padaryti su daugiau nei vienu nykščiu? O kas, jei mūsų pirštai galėtų sulenkti į išorę, o ne tik į vidų, link delnų? Ar gali viena ranka atlikti daugiau nei vieną užduotį vienu metu, tarkime, paimti rašiklį sugriebiant butelį?
„Mes nesunkiai matome žmogaus rankos apribojimus, kai bandome pasiekti daiktus po baldais ar už lentynų arba tuo pačiu metu atliekame užduotis, pavyzdžiui, laikant butelį imant lustų skardinę“, – sako EPFL inžinerijos mokyklos Mokymosi algoritmų ir sistemų laboratorijos (LASA) vadovė Aude Billard.
2025 LASA / CREATE / EPFL CC BY SA
Siekdama atsakyti į šiuos klausimus ir tobulėti peržengiant žmogiškuosius apribojimus, EPFL komanda sukūrė ir pagamino labai miklią, modulinę roboto ranką. Šis prietaisas, turintis iki šešių identiškų pirštų su silicio antgaliais, gali atlikti 33 skirtingus žmogaus griebimo judesius. Nukrypstant nuo tradicinio žmogaus asimetrinio dizaino, ranka pasižymi simetriška architektūra, leidžiančia bet kokiam pirštų deriniui suformuoti nykštį primenantį gnybtą.
Be to, du atokiausi pirštai gali pakeisti padėtį, kad abiejuose rankos galuose susidarytų priešingi nykščiai. Tai yra du priešpriešiniai nykščiai vienai roboto rankai. Imk tai, žmogaus rankos! Tolesnis simetriškas dizainas pašalina apibrėžto „delno“ ir „nugaros“ plaštakos apribojimus. Pirštai gali tiesiog sulenkti atgal, pakeisdami „delno“ padėtį.
2025 LASA / CREATE / EPFL CC BY SA
Ar kada nors teko panaudoti įrankį arba pakeisti kūno padėtį, kad galėtumėte sąveikauti su nepasiekiamu objektu? Šis scenarijus nekelia iššūkio roboto rankai, nes ji gali atsiskirti nuo roboto rankos. Kiekvienas iš pirštų gali veikti savarankiškai, todėl ranka gali nuskaityti už rankos ribų.
„Mūsų prietaisas patikimai ir sklandžiai atlieka „loco manipuliavimą“ – stacionarų manipuliavimą kartu su autonominiu mobilumu – tai, mūsų nuomone, turi didelį pramonės, paslaugų ir tiriamosios robotikos potencialą“, – aiškina Billardas.
Išgalvotos Addams šeimos gerbėjams dėl šios galimybės prietaisas siaubingai primena personažą „Daiktas“, išskyrus daug daugiau miklumo. Tiesą sakant, tyrėjai nurodo gamtą kaip pagrindinį rankų dizaino įkvėpimą.
2025 LASA / CREATE / EPFL CC BY SA
„Daugelis organizmų sukūrė įvairiapuses galūnes, kurios sklandžiai perjungia įvairias funkcijas, tokias kaip griebimas ir judėjimas. Pavyzdžiui, aštuonkojai naudoja savo lanksčias rankas ir šliaužiodami jūros dugnu, ir atvirais kiautais, o vabzdžių pasaulyje maldininkai naudoja specializuotas galūnes judėjimui ir grobiui gaudyti”, – sako Billardas.
Autonominio mobilumo ir įvairių roboto rankos vikrumo ypatybių derinys suteikia galimybių, kurios toli gražu nėra žmogaus rankos ir esami įrenginiai. Simetriškas dizainas ir galimybė savarankiškai valdyti kiekvieną identišką pirštą reiškia, kad ranka gali šliaužti, pritvirtinti objektus ant nugaros ir valdyti įrankius vienu metu.
Apverčiama, nuimama roboto ranka iš naujo apibrėžia miklumą
Tyrėjų komanda mano, kad jų dizainas turi plataus masto pritaikymą, ypač nustatymuose, kuriuose reikia didelio miklumo, pritaikomumo, kompaktiškumo ir autonominio valdymo. Pavyzdžiui, nors medicininės robotinės rankos jau demonstruoja įspūdingą tikslumą, komandos ranka gali suteikti eksponentiškai naudingų funkcijų. Galimybė paimti, laikyti ir valdyti kelis įrankius vienu metu neabejotinai padidintų chirurginių procedūrų greitį ir tikslumą.
Tie patys pranašumai taikomi kariniams ir gynybiniams kontekstams, pvz., bombų šalinimui arba objektų paėmimui iš uždarų ar pavojingų erdvių. Pramoninis surinkimas yra dar vienas natūralus pritaikymas, kai dažnai reikia subtilaus kelių etapų manipuliavimo. Tiesą sakant, tokia sistema galėtų būti naudinga bet kuriai užduočiai ar pramonės šakai, kuri priklauso nuo puikaus miklumo, nuo siuvimo iki kavos ruošimo.
„Simetriškas, grįžtamasis funkcionalumas yra ypač vertingas scenarijuose, kai naudotojai gali gauti naudos iš galimybių, kurios nėra įprastos žmogaus funkcijos“, – sako Billardas.
Jums gali kilti klausimas, ar ši robotinė ranka galėtų pakeisti tikrą žmogaus ranką. Nors ranka šiuo metu nėra sukurta kaip protezas, mokslininkai mano, kad ji gali būti pritaikyta šiam tikslui.
Neseniai žurnale buvo paskelbtas dokumentas, kuriame išsamiai aprašomas šis tyrimas Gamtos komunikacijos.
Šaltinis: EPFL
Nuoroda į informacijos šaltinį