Хотя появление роботизированных систем, способных выполнять домашние обязанности, было ожидаемо многими, на сегодняшний день представленные на рынке в основном представляют собой роботы-пылесосы, которые самостоятельно моют пол. В то же время, роботы, способные надёжно очищать поверхности, наводить порядок, готовить или выполнять другие задачи в домашних условиях, либо слишком дороги, либо ещё не вышли на рынок.
Исследователи из Северо-Восточного университета недавно разработали SCCRUB — мягкую роботизированную руку , способную выполнять не только утомительную уборку пылесосом и мытьё полов, но и чистить поверхности. Новый роботизированный манипулятор, представленный в статье на сервере препринтов arXiv , успешно очищает грязные, пригоревшие и жирные поверхности, удаляя более 99% прилипших к ним загрязнений.
«Наше недавнее исследование основано на одной из наших предыдущих статей, опубликованных в журнале Science Robotics », — рассказал Джеффри Липтон, старший автор статьи, изданию Tech Xplore. «Мы знали, что у нас есть новый тип роботизированной руки, способной передавать мощность дрели через мягкую роботизированную руку. Мы хотели показать, что ещё мы можем сделать с этой новой платформой».
Чтобы дополнительно проверить эффективность разработанной ими мягкой роботизированной руки, Липтон и его коллеги начали искать в интернете варианты её применения в реальных условиях. Вскоре они заметили, что одним из самых покупаемых аксессуаров для дрели на Amazon был скребок, что вдохновило их интегрировать его в свою руку.
«Думаю, многие люди, напрягаясь, что-то оттирали, а потом думали: „Почему робот не может этого сделать?“», — сказал Якуб Ф. Ковалевски, первый автор статьи. «Реальность такова, что роботизированные манипуляторы , достаточно мощные для интенсивной уборки, часто небезопасны рядом с людьми. Нашей целью было показать, как роботы, сочетающие гибкость и жёсткость, могут быть мягкими и безопасными, но при этом достаточно мощными, чтобы оттирать стойкие загрязнения щёткой».
SCCRUB, новый роботизированный манипулятор, представленный исследователями, состоит из трёх основных компонентов. В их число входят вращающаяся в противоположных направлениях щётка, новый программный контроллер на основе глубокого обучения, который планирует необходимые для уборки действия, а также компоненты робота, ранее разработанные Липтоном и его коллегами, называемые ячейками TRUNC.
«TRUNC означает торсионно жёсткие универсальные муфты», — пояснил Липтон. «Эти элементы могут сгибаться, растягиваться и изгибаться, передавая крутящий момент. Соединяя их в цепочку и вкладывая друг в друга, мы создаём роботизированную руку, которая лёгкая и мягкая, но способна передавать крутящий момент, сравнимый с крутящим моментом ручной дрели. Это позволяет нам сделать руку безопасной для контакта с поверхностями и работы рядом с людьми, обеспечивая при этом необходимую мощность для уборки грязи и пыли».
Действия робота SCCRUB планируются контроллером на основе машинного обучения, который определяет движения отдельных частей робота, обеспечивая им достижение заданных положений, с учётом гибкости руки. Кроме того, команда оснастила свою роботизированную руку щеткой со щетиной, которая может очищать поверхности от грязи и остатков.
«В щёточной насадке для рычага SCCRUB используется планетарный редуктор для вращения щётки в противоположном направлении», — рассказала Алисса Юджент, соавтор статьи. «Компенсируя силы трения, щётка, вращающаяся в противоположном направлении, позволяет мягкому рычагу плотно прижиматься к поверхности, сохраняя при этом своё положение».
Исследователи протестировали прототип манипулятора SCCRUB в серии экспериментов, в ходе которых он очищал различные виды загрязнений. Они обнаружили, что манипулятор успешно очистил как стеклянную тарелку с кетчупом, предварительно помещенную в микроволновую печь, так и сиденье унитаза с прилипшим к нему черничным джемом, удалив практически все остатки.
«Наша мягкая рука может работать вместе с людьми и рядом с ними, в человеческих пространствах, но при этом обладает мощностью, которая обычно присуща только дорогим жестким роботам», — сказал Липтон.
Мы надеемся, что этот новый способ создания роботов позволит им делить с нами пространство и мир, выполняя скучные и грязные задачи, не представляя при этом никакой опасности. Теперь мы планируем продолжить усовершенствование руки, используемой в SCCRUB, для выполнения других задач.
Новый робот-пылесос, разработанный этой исследовательской группой, вскоре может быть усовершенствован и расширен спектр задач, с которыми он сможет успешно справляться. Липтон и его коллеги надеются, что в конечном итоге он выйдет за рамки их лаборатории и будет использоваться в реальных домашних условиях.
«Я надеюсь, что однажды я увижу, как мягкие роботизированные руки будут безопасно помогать людям в самых разных ситуациях: от промышленных предприятий до повседневных домашних задач», — добавил Ковалевски.
