Роботизированная рука FORTE из Техаса осваивает деликатный захват хрупких продуктов

Исследователи из Техасского университета в Остине (The University of Texas at Austin) представили роботизированную систему FORTE (Fragile Object Grasping with Tactile Sensing), разработанную для манипулирования чрезвычайно нежными предметами. Эта система объединяет принципы мягкой робототехники с усовершенствованными тактильными датчиками, решая проблему точного контроля силы при работе с хрупкими объектами, такими как очки или фрукты, которые часто повреждаются существующими роботами.

Конструкция пальцев FORTE вдохновлена природным явлением, известным как эффект плавника рыбы (fin-ray effect), что обеспечивает высокую адаптивность. Пальцы изготавливаются с применением трехмерной печати и содержат внутренние каналы, заполненные воздухом, которые функционируют как высокочувствительные датчики касания. При подготовке к захвату объекта изменение давления воздуха внутри этих каналов фиксируется малогабаритными датчиками, что позволяет системе в реальном времени оценивать приложенную силу и оперативно обнаруживать проскальзывание предмета. Ведущий автор исследования, аспирантка Сици Шан, отметила, что скорость реакции этих сенсоров сопоставима с человеческой, что критически важно для деликатных операций.

В ходе испытаний система FORTE продемонстрировала высокую эффективность, успешно захватив такие хрупкие продукты, как малина и картофельные чипсы, более чем в 91 проценте случаев при однократной попытке. Исследователи протестировали захват на 31 разнообразном объекте, включая скользкие предметы, такие как банки с вареньем и бильярдные шары, а также обычные, например, яблоки и консервные банки. Точность обнаружения проскальзывания достигла 93 процентов при стопроцентной точности определения, что означает отсутствие ложных срабатываний и превосходит традиционные системы, полагающиеся исключительно на визуальную обратную связь.

Данное технологическое достижение открывает значительные перспективы для автоматизации в ряде секторов экономики. В пищевой промышленности, где роботизация замещает ручной труд, FORTE может обеспечить бережную обработку фруктов и овощей. Технология также применима в тонком производстве, например, при работе с хрупкой электроникой или стеклянными изделиями, а также в сфере здравоохранения для манипуляций с медицинскими инструментами. Разработчики из Техасского университета в Остине сделали чертежи и алгоритмы общедоступными для дальнейшего развития сообществом.

В контексте развития мягкой робототехники, где другие институты, например, Массачусетский технологический институт (MIT), также работают над деликатными захватами, система FORTE выделяется за счет интеграции биомиметической структуры плавника и высокоточной сенсорной обратной связи в реальном времени. В то время как некоторые пневматические захваты адаптируются к форме, система FORTE фокусируется на точном измерении силы и обнаружении проскальзывания, имитируя человеческий уровень давления. Будущие направления исследований команды включают повышение устойчивости датчиков к температурным колебаниям и дальнейшее совершенствование механизмов удержания скользких объектов.