Есть несколько объяснений того, почему человеческая рука развивалась именно так, как она есть. Некоторые исследователи связывают наши противоположные большие пальцы с необходимостью наших предков забивать и бросать предметы во врагов или наносить удары, в то время как другие говорят, что уникальный энхансер (группа белков в ДНК, которые активируют определенные гены) - это то, что привело к нашей анатомии. Но большинство согласны с тем, что двуногость, увеличенный мозг и необходимость использовать инструменты - вот что сработало.
Тем не менее, насколько бы ловкими ни были наши руки, команда исследователей из Массачусетского технологического института считает, что мы можем добиться большего. Гарри Асада, профессор инженерного дела, разработал наручного робота, который позволит человеку очистить банан или открыть бутылку одной рукой.
Вместе с аспирантом Фэй Ву Асада создала пару роботизированных пальцев, которые отслеживают, имитируют и помогают пяти собственным цифрам человека. Два дополнительных отростка, которые выглядят как вытянутые пластиковые указательные пальцы, прикрепляются к манжете запястья и проходят вдоль большого пальца и мизинца. Аппарат соединяется с перчаткой с датчиком, которая измеряет, как пальцы человека сгибаются и двигаются. Алгоритм обрабатывает эти данные движения и преобразует их в действия для каждого пальца робота.
Робот извлекает уроки из того, как двигаются наши пять цифр. Один контрольный сигнал от мозга активирует группы мышц в руке. Эта синергия, объясняет Ву в видео-демонстрации, гораздо более эффективна, чем отправка сигналов отдельным мышцам.
Чтобы отобразить, как будут двигаться дополнительные пальцы, Ву прикрепила устройство к ее запястью и начала хватать предметы по всей лаборатории. При каждом тесте она вручную помещала пальцы робота на объект таким образом, чтобы это было наиболее полезным, например, для стабилизации бутылки с газировкой, пока она использовала свою руку, чтобы раскрутить верх. В каждом случае она записывала углы как своих пальцев, так и пальцев своего робота-коллеги.
Ву использовал эти данные, чтобы установить набор шаблонов захвата для робота и алгоритм управления, который обеспечивал бы правильную помощь в зависимости от заданного положения руки.
Хотя робот, являющийся только прототипом, может изменить свое положение, он еще не может имитировать силу или силу захвата человеческой руки. «Есть и другие вещи, которые хорошо держатся», - сказал Ву MIT News . «С объектом, который выглядит маленьким, но тяжелым или скользким, положение будет таким же, но сила будет другой, как бы он к этому приспособился?» Команда не обсуждает, как она планирует измерять и переведите силу еще.
Машинное обучение или способность компьютера адаптировать свои процессы на основе данных может позволить системе адаптироваться к предпочтениям данного пользователя. Ву говорит, что она может предварительно запрограммировать библиотеку жестов в робота. Когда кто-то его использует, робот будет синхронизироваться с тем, как человек захватывает объекты - не все ли одинаково чистят апельсин, верно? - и отказывается от типов захвата, которые обычно не используются.
Асада также говорит, что устройство, теперь довольно громоздкое, может быть в конечном итоге сделано складным и составить треть его текущего размера. Он представляет часы с роботизированными цифрами, которые появляются и убираются при необходимости.
В то время как Асада и Ву видят полезность своего робота для людей с ограниченными возможностями, он также является частью более крупного робототехнического движения, которое стремится наделить трудоспособных пользователей сверхчеловеческими характеристиками. Например, другая система MIT работает по тому же принципу, что и робот Ву, но добавляет дополнительные пальцы вместо пальцев, что позволяет владельцам открывать двери с полными руками или удерживать объект устойчиво во время удара.
По большей части эти носимые роботы предназначены для увеличения силы. TitanArm, разработанный студентами Университета Пенсильвании, позволяет его владельцу поднять дополнительные 40 фунтов. Более амбициозные установки включают полные экзоскелеты, которые постепенно приближаются к Железному Человеку . Например, южнокорейская компания Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering снабжает работников верфи костюмами, которые позволяют им поднимать металлические и пиломатериалы с относительно минимальными усилиями.
Общим для всех этих подходов является простота их использования. Пользователям не нужно изучать схемы управления, чтобы манипулировать их роботизированными придатками, а вместо этого выполнять свои задачи, полагаясь на аниматронного корректировщика, чтобы помочь им в их пути.
