Είναι πολύ συνηθισμένο για τους ανθρώπους - ειδικά εκείνους που εργάζονται στον τομέα της κατασκευής - να δέσουν έναν κόμπο, να λυγίσουν το περίβλημα από ένα καλώδιο, να εισάγουν έναν πείρο σε μια τρύπα ή να χρησιμοποιήσουν ένα εργαλείο χειρός, όπως ένα τρυπάνι. Μπορούν να φαίνονται σαν απλά καθήκοντα, αλλά είναι πραγματικά πολύ περίπλοκα και περιλαμβάνουν εξαιρετικές κινήσεις δάχτυλων και χεριών.
σχετικό περιεχόμενο
- Πώς οι ρομπότ εγκατέλειψαν το εργαστήριο και άρχισαν να βοηθούν τους ανθρώπους
Παρόλο που τα ρομπότ όλο και περισσότερο εμπλέκονται στην εργοστασιακή εργασία και σε ένα ευρύ φάσμα άλλων θέσεων εργασίας - συμπεριλαμβανομένης της βιομηχανίας υπηρεσιών και της υγειονομικής περίθαλψης - η δεξιοτεχνία τους δεν είναι σχεδόν τόσο εντυπωσιακή. Δεδομένου ότι οι άνθρωποι τους έφεραν για πρώτη φορά στην αυτοκινητοβιομηχανία πριν από 50 χρόνια, έχουμε κατασκευάσει ρομπότ που μπορούν να συγκολλήσουν, να βαφτούν και να συναρμολογήσουν μέρη αρκετά καλά. Τα σημερινά καλύτερα ρομποτικά χέρια μπορούν να πάρουν οικεία αντικείμενα και να τα μεταφέρουν σε άλλα μέρη - όπως η λήψη προϊόντων από τα δοχεία αποθήκης και η τοποθέτηση τους σε κουτιά.
Αλλά τα ρομπότ δεν μπορούν να προσανατολίσουν σωστά το εργαλείο χειρός - ας πούμε, να τοποθετήσετε ένα κατσαβίδι Phillips με τις αυλακώσεις σε μια βίδα ή να στρέψετε ένα σφυρί σε ένα νύχι. Και σίγουρα δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν δύο χέρια μαζί με λεπτομερείς τρόπους, όπως η αντικατάσταση των μπαταριών σε ένα τηλεχειριστήριο.
Τα ανθρώπινα χέρια είναι εξαιρετικά σε αυτά τα καθήκοντα και πολλά άλλα. Για να έρθουν ακόμη πιο κοντά στην αντιπαράθεση με τα χέρια μας, τα χέρια των ρομπότ χρειάζονται καλύτερη ευελιξία, αξιοπιστία και δύναμη - και πρέπει να είναι σε θέση να αισθάνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια και να κινούνται ακόμα πιο λεπτά από ό, τι κάνουν τώρα, να κρατάτε και να το πιάσετε καλύτερα. Για να μπορέσουν τα ρομπότ να δουλέψουν μαζί με τους ανθρώπους, θα πρέπει να καταλάβουμε πώς να φτιάχνουμε ρομπότ που μπορούν να μας δανείσουν κυριολεκτικά ένα χέρι όταν τα δύο μας δεν αρκούν.
Η ερευνητική μου ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Northeastern εργάζεται για να κάνει ακριβώς αυτό, ειδικότερα για τα ανθρωποειδή ρομπότ, όπως το Valkyrie της NASA, το οποίο έχει τρία δάχτυλα και έναν αντίχειρα σε κάθε χέρι. Κάθε ψηφίο έχει αρθρώσεις που μοιάζουν με αρθρώσεις, και κάθε χέρι έχει έναν καρπό που μπορεί να περιστραφεί εύκολα. Εργαζόμαστε για τη δημιουργία κινήσεων - συνδυασμών κινήσεων βραχίονα, καρπού, δακτύλου και αντίχειρα που επιτελούν συλλογικά μια εργασία, όπως κινούμενος ένα κλειδί σε κύκλο για να σφίξετε ένα μπουλόνι ή τραβώντας ένα καλάθι από το ένα μέρος στο άλλο.
Κάθε ένα από αυτά τα βιομηχανικά ρομπότ έχει πολλαπλά εξειδικευμένα εργαλεία. Θα μπορούσαν πολλά από τα καθήκοντά τους να γίνουν με ρομποτικά χέρια; (Steve Jurvetson / flickr, CC BY) Η σημασία των χεριών
Αντί να κάνουμε κάθε ρομπότ μια προσαρμοσμένη μηχανή προσαρμοσμένη για μια πολύ συγκεκριμένη εργασία, πρέπει να σχεδιάσουμε ρομπότ πολλαπλών χρήσεων ή ακόμα και τέτοιες ικανές μηχανές που θα μπορούσαν να ονομαστούν "γενικός σκοπός" - καλό για σχεδόν κάθε εργασία. Ένα κλειδί για την επιτυχία αυτών των τύπων ρομπότ θα είναι τα άριστα χέρια.
Το έργο μας επικεντρώνεται στο σχεδιασμό μιας νέας τάξης προσαρμόσιμων χεριών ρομπότ ικανών για ακριβείς κινήσεις και αυτονόητες αντιλήψεις. Όταν τα ρομπότ μπορούν να σφυρίξουν στα νύχια, να αλλάξουν τις μπαταρίες και να κάνουν άλλες παρόμοιες κινήσεις - βασικές για τον άνθρωπο, αλλά πολύ περίπλοκες για τα ρομπότ - θα είμαστε σε καλό δρόμο προς την ανθρώπινη δεξιότητα στα ρομποτικά χέρια.
Η επίτευξη αυτού του στόχου συνεπάγεται επίσης την επινόηση νέων σχεδίων που ενσωματώνουν σκληρά και απαλά στοιχεία - τον τρόπο που το ανθρώπινο οστό δίνει δύναμη σε μια λαβή, με το δέρμα να απλώνει την πίεση έτσι ένα ποτήρι κρασιού δεν καταστρέφεται.
Ταχύτερη ανάπτυξη και δοκιμές
Οι σύγχρονες τεχνολογικές βελτιώσεις διευκολύνουν τη διαδικασία ανάπτυξης. Με 3D εκτύπωση, μπορούμε να κατασκευάσουμε πρωτότυπα πολύ γρήγορα. Μπορούμε ακόμη και να κατασκευάσουμε εξαρτήματα χαμηλού κόστους για να δοκιμάσουμε διαφορετικές ρυθμίσεις μηχανισμών, όπως δύο ή τριών δακτύλων λαβές για απλές εργασίες επιλογής και θέσης ή ανθρωπομορφικά χέρια ρομπότ για πιο ευαίσθητες λειτουργίες.
Διαφορετικοί τύποι χεριών σε ένα ρομπότ της Valkyrie της NASA. (Βορειοανατολικό Πανεπιστήμιο, CC BY-ND) Καθώς οι ηλεκτρονικές κάμερες και αισθητήρες γίνονται μικρότερες, μπορούμε να τις ενσωματώσουμε με νέους τρόπους. Για παράδειγμα, εάν βάλουμε αισθητήρες πίεσης και κάμερες σε ρομποτικό χέρι, μπορούν να δώσουν ανατροφοδότηση στον ελεγκτή ρομπότ (αν είναι ανθρώπινος ή αυτοματοποιημένος) όταν ασφαλίσει μια λαβή ή αν κάτι αρχίσει να γλιστράει. Μια μέρα μπορεί να είναι σε θέση να αντιληφθεί σε ποια κατεύθυνση κινείται το αντικλεπτικό αντικείμενο, έτσι ώστε το ρομπότ να το πιάσει.
Αυτές οι ικανότητες είναι ήδη δεύτερη φύση για τον άνθρωπο μέσω της όρασης και της ιδιοδείας (η ικανότητα να αντιλαμβάνονται τις σχετικές θέσεις των τμημάτων του σώματος χωρίς να το κοιτάζουν ή να το σκέφτονται). Μόλις μπορέσουμε να τα επιτύχουμε σε ρομπότ, θα είναι σε θέση να κάνουν πράγματα όπως να ανιχνεύσουν εάν μια κατανόηση είναι πολύ δυνατή και πιέζει ένα αντικείμενο πολύ σκληρά.
Προγραμματισμός συντονισμένων κινήσεων
Ένα άλλο ορόσημο θα είναι η ανάπτυξη μεθόδων για ρομπότ για να καταλάβουν τι κινήσεις πρέπει να κάνουν σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης τι συμβαίνει στα χέρια τους σε κάθε στιγμή. Αν ένα χέρι ρομπότ μπορεί να ανιχνεύσει αλλαγές στα αντικείμενα που χειρίζεται ή να χειρίζεται αντικείμενα κρατώντας τα, θα μπορούσε να βοηθήσει σε αυτές τις κοινές χειρωνακτικές εργασίες όπως κόμπους-δεσίματος και απογύμνωσης καλωδίων.
Η εργασία με τα δύο χέρια μαζί είναι ακόμα πιο κοντά στο μέλλον, αν και θα προσφέρει σημαντική ώθηση, ιδιαίτερα για τη βιομηχανία. Ένα ρομπότ που μπορεί να χειριστεί ένα τρυπάνι με δύο χέρια ή να περάσει τμήματα του μηχανήματος από το ένα χέρι στο άλλο θα ήταν μεγάλες βελτιώσεις, επιτρέποντας στα εργοστάσια να αυτοματοποιήσουν ακόμα περισσότερα βήματα στις διαδικασίες τους.
Είναι αυτό το ρομπότ του μέλλοντος; (NASA) Εμείς οι άνθρωποι δεν έχουμε αναπτύξει ακόμη αυτά τα συστήματα. Η επίτευξη της αυτόνομης δεξιότητας ρομπότ σε ανθρώπινο επίπεδο θα κρατήσει τους ερευνητές ρομπότ, τους τεχνολόγους και τους καινοτόμους απασχολημένους στο άμεσο μέλλον. Δεν θα επιβραδύνει τη συνεχιζόμενη επανάσταση της ρομποτικής στην κατασκευή, επειδή οι τρέχουσες διαδικασίες εξακολουθούν να έχουν πολλά περιθώρια για αυτοματοποίηση για τη βελτίωση της ασφάλειας, της ταχύτητας και της ποιότητας. Αλλά καθώς θα κάνουμε ακόμα καλύτερα τα ρομπότ, θα είναι σε θέση να μας δώσουν ένα χέρι.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Taskin Padir, Αναπληρωτής Καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Northeastern
