Роботизована рука FORTE з Техаського університету опановує делікатне захоплення їжі завдяки сенсорам на основі повітряних каналів

Науковці з Техаського університету в Остіні (UT Austin) представили роботизовану систему захоплення під назвою FORTE (Fragile Object Grasping with Tactile Sensing), яка демонструє високу чутливість для маніпулювання крихкими предметами. Ця розробка, анонсована 10 березня, долає один із ключових викликів робототехніки — необхідність виконання тонких і делікатних рухів, що вимагають делікатного дотику, на відміну від великих, менш точних рухів, з якими роботи традиційно справляються краще.

Серцем цієї технології є м'які роботизовані пальці, чий дизайн натхненний принципом «променевого плавця» (fin-ray effect), запозиченим із природної будови риб'ячих плавців. Ці пальці виготовлені за допомогою передових методів 3D-друку та містять внутрішні порожнисті повітряні канали, які функціонують як тактильні датчики. Коли пальці готуються до захоплення об'єкта, зміни тиску повітря всередині цих каналів фіксуються невеликими, комерційно доступними датчиками, що забезпечує зворотний зв'язок у реальному часі щодо сили стискання та виявлення проковзування. Дослідники, серед яких докторант Сіці Шан з Кафедри електротехніки та комп'ютерної інженерії імені Чандри в Інженерній школі Кокрелла, стверджують, що ці сигнали надають машинам відчуття дотику, необхідне для обережного поводження з предметами.

Система FORTE продемонструвала високу ефективність, успішно захопивши такі крихкі предмети, як малина та картопляні чипси, у понад 91% випробувань. Зокрема, під час експериментів із захопленням за один раз система досягла 91,9% успішності, а виявлення проковзування відбувалося з точністю 93% при 100% точності, що означає відсутність хибних спрацювань. Дослідники тестували захоплювачі на 31 різних об'єктах, включаючи слизькі предмети, як-от банки з джемом та більярдні кулі, а також повсякденні речі, наприклад, консервні банки та яблука. Професор Лідія Чін, асоційований професор електротехніки та комп'ютерної інженерії в UT, зазначила, що більшість існуючих датчиків сили не є достатньо швидкими чи точними для забезпечення рівня деталізації, який вона назвала «золотим стандартом» людської руки.

Ця технологічна віха має значний потенціал для автоматизації харчової промисловості, де щоденним викликом є робота з тендітними продуктами, такими як фрукти, овочі та випічка, що може зменшити відходи та підвищити ефективність. Крім того, у сфері охорони здоров'я роботи зможуть маніпулювати медичними інструментами або крихкими біологічними зразками з високою точністю, а у виробництві — обробляти делікатні компоненти, як-от електроніка чи скляний посуд. Команда дослідників оприлюднила свої розробки та алгоритми для інших інженерів, заохочуючи подальший розвиток галузі. Система FORTE вирізняється саме своєю здатністю до виявлення проковзування з високою швидкістю та точністю, що є рідкісною функцією серед існуючих роботизованих захоплювачів.