Создатели руки скопировали анатомию человека
Фантастика стала ещё на один шажок ближе к действительности. Новая рука для робота — это превосходный пример комбинации правил биомиметики и мехатроники. Встретившись с ней, кто-то обязательно отыщет в памяти Терминатора, но изобретение должно отыскать массу мирных областей применения.
Германская компания Festo специализируется на электронных, электрических и пневматических узлах для роботов и разного промышленного оборудования. Сейчас, покопавшись в закромах, она создала манипулятор, поражающий и видом, и возможностями.
Инженеры и раньше часто сравнивали собственные творения — манипуляторы для андроидов — с руками человека, но тут это сравнение, пожалуй, в первый раз, подходит без преувеличения. В новом проекте изобретатели максимально близко воспроизвели в металле, пластике и резине анатомические изюминки людских руки и части торса.
«Коронный номер» новой руки — письмо по экрану-планшету. На видео заметно, что для робота пневматическая рука делает собственную задачу отлично, но до непринуждённости и плавности перемещений человека ей всё-таки на большом растоянии (фото Festo).
Именуется это творение Airic’s_arm. Это рука и прилегающий «кусок» поясницы (кстати, компания создала несколько пример данной автомобили). Габариты Airic’s_arm, в то время, когда рука распрямлена, составляют 85 ? 85 ? 65 сантиметров.
А вес её равен всего-то 6,3 килограмма.
Главным преимуществом разработки германские эксперты вычисляют её приближение к руке человека в плане точности перемещений, мощности и динамики. Секрет же новинки – в так называемых «Жидкостных мускулах» (Fluidic Muscle).
рентгеновский мышц снимок и Рисунок человека нового манипулятора, по плану компании, показывают сходство строения двух рук. Внизу: в торсе автомобили (поближе к мышцам, в целях ускорения их отклика на распоряжения) скрыт блок пьезоклапанов (фотографии и иллюстрация Festo).
Вопреки заглавию, мускулы эти (вернее было бы назвать их актуаторами) трудятся от сжатого (до 6-8 воздухов) воздуха. Состоят они (упрощённо) из отрезков эластомерных шлангов, армированных арамидными волокнами.
При подаче давления они раздуваются вширь (потому, что в длину из начального, сдутого, состояния они растянуться не смогут) и в один момент уменьшаются, как будто бы настоящие мускулы.
Приблизительно таковой тип актуаторов (в том либо другом варианте) изобретатели придумывали и строили неоднократно, но Festo полагает, что именно она довела конструкцию неестественных пневматических мускулов до совершенства. Компания производит целую линейку таких устройств, отличающихся размерами и силой, а предназначены они для работы в качестве приводов в самом различном оборудовании.
Вид уменьшающейся мускулы робота приводит к биологическим ассоциациям (кадры и фото Festo).
Если сравнивать с электрическими приводами, равно как и с пневматическими либо гидравлическими цилиндрами, такие мускулы не смогут обеспечить высоких скоростей перемещения либо дальности перемещения соединяемых подробностей, но владеют рядом иных сильных сторон.
Сила, в буквальном смысле, — одна из них. Мускулы длинойнесколько сантиметров смогут развивать упрочнение в десятки килограммов, а иные модели — и в много. Вес их наряду с этим куда меньше, чем у любого иного типа привода сравнимой силы.
Совокупность управления может поменять «напряжение» таких мышц до 100 раз в секунду, и никакой инерционности в движении они не покажут. Пускай скорость перемещения подробностей, соединённых таковой робототехнической мышцей, не весьма громадна, но Fluidic Muscle может развивать ускорение до 100 м/c2.
Спортивные упражнения робот Airic’s_arm делает не так энергично, как человек. Но перемещения похожи (кадр и фото Festo).
Уменьшается Fluidic Muscle на 10-20% от собственной начальной длины, другими словами — на считанные сантиметры. Но вспомните: мускулы человека, скажем, той же руки, прикреплены к костям вблизи суставов. И эти мускулы кроме этого отличаются относительно маленьким перемещением собственных финишей, но развивают приличное упрочнение.
А уж геометрия скелета снабжают в следствии требуемое (стремительное и громадное по размаху) перемещение конечности.
Вот и в новом роботе инженеры Festo пошли по тому же, проторённому природой, пути. Они решили сделать вот что: забрав пара в далеком прошлом производимых компанией «робо-мускулов», выстроить максимально близкое подобие руки человека. Близкое и по неспециализированным пропорциям, и по размерам, и по анатомии.
Снова тест на «грамотность». Тут хорошо видна задняя часть автомобили и неестественные мускулы поясницы (фотографии Festo).
В руке Airic’s_arm её авторы воссоздали в пластике и металле фактически все кости плеча и руки человека, включая лопатку (в первый раз в технике, утверждает компания), а также кисть с пятью пальцами (по составным подробностям подобными настоящим) и все положенные данной структуре суставы.
А приводят эту совокупность в перемещение Fluidic Muscle числом 32 штуки! Это примерно в два раза меньше, чем в плечевом поясе и настоящей руке, но всё равняется — впечатляет.
Неестественные мускулы в новом роботе подражают в размерах и по размещению настоящим мышцам: сгибателям пальцев, мышцам ладони, бицепсу, трицепсу, грудным мышцам, дельтовидной мышце и без того потом.
Пальцы, предплечье и ладонь робота при близком рассмотрении на человеческие не похожи. И однако в собственном строении они куда больше сходны с прототипом, чем большая часть прошлых моделей рук-манипуляторов (кадры Festo).
К этому комплекту создатели робота добавили быстродействующие и точные новый софт и пьезокерамические клапаны. Развиваемая сила и перемещение составных частей руки всегда измеряются встроенными датчиками перемещения (всего их тут шесть) и давления воздуха (они личны для каждого мускула).
Так оказалась необычная рука, которую с людской, само собой разумеется, не спутаешь, но её вид всё равняется вызывает в памяти картины из анатомического атласа. И действует она правильнее и натуральнее (по перемещениям) большинства рук для роботов, созданных ранее вторыми компаниями (к слову, о различных необыкновенных типах неестественных мускулов вы имеете возможность прочесть тут).
Мы писали, мы писали, отечественные пальчики… не устали (кадр Festo).
Любопытно, что инженеры компании неоднократно прибегали к «природным патентам». К примеру, сравнительно не так давно они создали летающего по воздуху и плавающего под водой роботов-скатов Air_ray и Aqua_ray. Придуманы были эти аппараты как техноискусство и реклама правил биомиметики (ну и возможностей компании, заодно).
Air_ray наполнен гелием, и в воздухе он плавает не хуже собственного собрата из водной среды. Встроенные приводы придают «крыльям-плавникам» скатов перемещения, копирующие перемещения настоящей рыбы, а радиоуправление разрешает направлять автомобили в любую сторону а также делать фигуры высшего пилотажа.
Видео заплыва и полёта роботов-скатов отыщете тут и тут (фотографии и кадры Festo).
Что до Airic’s_arm, её разработчики собираются и дальше развивать данный проект.
Отысканный принцип, пишут они, разрешит в будущем создать подобные робототехнические шеи, ноги, а по окончании оснащения таких конечностей видеокамерами и тактильными датчиками возможно будет строить гуманоидных роботов с выдающимися возможностями.
Да и негуманоидные автомобили кроме этого смогут извлечь из данной технологии пользу. Так как никто не мешает конструкторам воспроизвести в металле (с теми же ингредиентами, что и в Airic’s_arm) какое-нибудь земное животное либо кроме того придумать фантастическое.
