Американские инженеры создали манипулятор и алгоритм, позволяющий распознавать материал, из которого состоит тот или иной предмет, по его реакции на сжатие. Разработчики научили манипулятор различать пластик, бумагу и металл, и продемонстрировали потенциальное применение робота в качестве сортировщика мусора.
Статья с описанием разработки будет представлена на конференции RoboSoft 2019.
Захват предметов — это одна из наиболее популярных среди инженеров прикладных задач робототехники. Как правило, роботов, способных захватывать предметы, предлагают применять на больших конвейерных линиях и на складах. Кроме того, некоторые инженеры предлагают автоматизировать(и тем самым удешевить) сортировку мусора. Для сортировки мусора робот должен обладать двумя базовыми навыками: умением быстро и надежно захватывать предметы произвольной формы, а также уметь понимать различия между ними. Вторая задача, как правило, решается с помощью систем компьютерного зрения, обученных распознавать предметы по их форме или цвету. Однако эти характеристики не позволяют достоверно оценить материал предмета и такой способ корректно работает далеко не во всех случаях.
Инженеры под руководством Даниелы Рус(Daniela Rus) из Массачусетского технологического института создали робота, способного определять материал, из которого сделан предмет, сжимая его с помощью манипулятора. В основе манипулятора лежат полимерные цилиндры, которые при раскручивании расширяются и изгибаются. На каждом из двух пальцев манипулятора установлено по два цилиндра с противоположным закручиванием, прикрепленных к моторам. Благодаря такой конструкции при вращении обоих цилиндров весь палец в целом изгибается внутрь и позволяет сжать объект внутри манипулятора.
Однако самой этой конструкции недостаточно, чтобы робот мог измерять объекты на ощупь. На каждый палец инженеры добавили по два датчика, измеряющих растяжение и давление. Датчики растяжения установлены на внешней поверхности пальцев, а датчики давления на внутренней. Оба датчика основаны на том, что их электрическая емкость меняется при деформации. Имея калибровочные данные и данные о текущей емкости, алгоритм может рассчитать растяжение и давление во время работы манипулятора. Каждый датчик отвечает за определенный параметр: датчик давления позволяет определять жесткость предметов, а датчик растяжения позволяет определить то, насколько изогнулись пальцы манипулятора, а следовательно и то, какой размер предмета между ними. Поправка на размер и площадь контакта позволяет скорректировать данные с датчика давления.
Перед началом экспериментов с манипулятором инженеры откалибровали систему, зажимая с помощью манипулятора предметы различной формы и из разных материалов. Во время экспериментов стационарный манипулятор захватывал по одному из 14 предметов и относил их к одному из трех классов — бумага, пластик и металл. Эксперимент показал, что робот смог корректно распознать материал предметов в 85 процентах случаев. Во втором эксперименте инженеры имитировали полноценную линию сортировки — после захвата робот перекладывал предметы в соответствующие корзины. В таком случае успешными оказались 63 процента попыток.
В феврале 2000-го года ушел из жизни выдающийся ученый и основатель нашего журнала Никита Николаевич Моисеев. Публикуем статью написанную его учеником — Владимиром Александровым, по следам событий 1983 года, когда группа советских ученых была приглашена вместе со своими американскими коллегами выступить в сенате США и официально засвидетельствовать прогнозы о климатических и других глобальных последствиях ядерной войны.Никогда — ни до, ни после этих событий, российских ученых не приглашали давать официальные показания в высшем законодательном органе США.
В декабре человечество, наконец, получило то, чего ученые-астрономы ждали почти вечность: точное расстояние от Земли до звезд. Однако, как часто бывает в науке, новые данные породили предположение о наличии ранее неизвестной загадки, решение которой может стать«открытием века».
