В университетах Чикаго и Корнелла создан самый деликатный манипулятор для использования в робототехнике. Теперь с его помощью роботы могут взять и удерживать в руке предметы различной конфигурации, веса и хрупкости. При этом роботу не требуется сначала увидеть предмет, который предстоит взять. Новое устройство, созданное корпорацией iRobot совместно с пентагоновским агентством передовых оборонных исследований (DARPA), назвали Универсальным Робототехническим Захватом.
Принцип действия нового захвата на удивление прост. Сам механизм представляет собой латексный шарик, наполненный молотым кофе. При опускании шарика на предмет, его латексная поверхность как бы обтекает собою границы объекта. После этого из шарика выкачивают воздух, а образовавшийся вакуум заставляет частицы кофе спрессовываться между собой, делая захват жестким. Иногда для захвата предметов достаточно поменять объем шарика всего лишь на 0,5%. Все это стало возможным благодаря уникальной фактуре кофейного порошка. Частицы кофе имеют шестеренчатую структуру.
Если порошок не спрессовывать, то частички кофе могут спокойно проворачиваться и двигаться. А если убрать лишний воздух между частичками и спрессовать их, то зацепления между «зубьями» превращают разрозненную массу в монолит. С точки зрения физики, в механизме захвата участвуют три силы, которые и создают эффект удерживания: разрежение, трение и блокировка частей манипулятора.
Сказать, что такая структура нового захвата уникальна – ничего не сказать. Ведь многие ученые зачастую мыслят шаблонно и просто копируют встречающиеся в природе механизмы для воплощения их в робототехнике. Так и здесь – почти все известные захваты построены на основе пятипалой модели, что дает свои трудности в доведении ее функционала до совершенства. Ведь, чтобы настроить механическую руку идеально для захвата предметов различной жесткости, веса и хрупкости, надо спроектировать и рассчитать все звенья этой руки, ее сенсоры, а также весьма непростое программное обеспечение. Захват же на основе кофе мгновенно обволакивает практически любые предметы, и для этого не требуется какого-либо «обдумывания» со стороны робота или оператора.
Проводя испытания нового захвата, ученые пытались наполнить его и другими материалами – песком, стеклянными микрошариками, рисом и даже перемолотыми покрышками. В итоге выбор все же пал на молотый кофе, частички которого удачно сочетают в себе удерживающие свойства и низкий вес. Возможно, в будущем ученые подберут еще какой-либо гранулированный материал для наполнения захвата.
Универсальный захват можно было бы использовать в различных областях: военной, бытовой, медицинской. Рассматривается также использование подобных манипуляторов для реализации механизма хождения роботов по неровным поверхностям.
