Многие представляют себе роботов в виде неуклюжих медлительных созданий. Но устройство, представленное швейцарскими инженерами из Федеральной политехнической школы Лозанны, никак нельзя обвинить в недостатке ловкости.
Манипулятор на лету ловит предметы разной формы и размера с проворностью лучших бейсболистов. Механическая рука полтора метра длиной имеет три подвижных сустава и сложную кисть с четырьмя пальцами. Для наблюдения за объектами используются несколько камер, расположенных вокруг робота. Компьютер анализирует визуальную информацию, в реальном времени строит трёхмерную модель, за доли секунды рассчитывает траекторию полёта целевого объекта и определяет правильное положение манипулятора. В итоге устройство с лёгкостью ловит предметы самой разной формы, например, мяч, бутылку с водой или молоток.
“Сегодня машины, как правило, запрограммированы на конкретные действия и не могут мгновенно реагировать на непредвиденные события, — объясняет соавтор работы Ойде Биллард (Aude Billard). — Чтобы поймать предмет, нужно постоянно пересчитывать траекторию, а на это обычно уходит слишком много времени”.
Чтобы добиться необходимой скорости реакции исследователи научили робота действовать по принципу проб и ошибок. Алгоритм не даёт манипулятору конкретные указания, как действовать. Вместо этого учёные кидали различные предметы по разным траекториям в то время, как один из членов команды вручную управлял устройством, показывая в каком положении нужно принимать “подачу” в той или иной ситуации. В результате компьютер сопоставлял характеристики полёта объектов с необходимой ответной реакцией и в ходе дополнительных тренировок учился и оттачивал мастерство.
Эксперимент повторили с мячом, пустой и наполненной наполовину бутылкой, молотком и теннисной ракеткой. Выбор обусловлен тем, что все эти предметы ведут себя в воздухе по-разному, а их форма требует особых навыков для перехвата. Например, бутылка с жидкостью меняет центр тяжести, что существенно влияет на траекторию её полёта. А молоток и ракетку нужно ловить за рукоятку.
Любопытно, что механическая рука должна стать одним из элементов программы по очистке околоземной орбиты от космического мусора Clean-mE, разработка которой ведётся в Швейцарском космическом центре (Swiss Space Center). По плану манипулятор будет установлен на спутнике, чтобы захватывать летящие предметы, чья динамика зачастую непредсказуема. Пользуясь своими умениями, робот сможет наблюдать за целями и в реальном времени пересчитывать их траекторию и вращение для эффективного захвата.
Автор: Иван Загорский