Инженеры привносят мягкость в коммерческую робототехнику

Вдохновившись природной ловкостью человеческой руки, команда инженеров из Национального университета Сингапура (NUS) создала реконфигурируемую гибридную робототехнику, способную захватывать самые разные предметы:от самых маленьких, мягких и деликатных до хрупких. большой, тяжелый и громоздкий. Ожидается, что эта технология повлияет на целый ряд отраслей, включая сборку продуктов питания, вертикальное земледелие и упаковку потребительских товаров, которые в ближайшие годы будут постепенно автоматизировать все больше операций.

Под руководством доцента Рэя Йео из Департамента биомедицинской инженерии и Центра передовой робототехники NUS в гибридных роботизированных захватах используются мягкие, гибкие напечатанные на 3D-принтере пальцы с реконфигурируемым основанием захвата.

«Форма, текстура, вес и размер объекта влияют на то, как мы его берем. Это одна из основных причин, почему многие отрасли по-прежнему в значительной степени полагаются на человеческий труд для упаковки и обработки деликатных предметов», — сказал Йеоу. «Наша гибридная роботизированная технология захвата революционизирует традиционные задачи захвата и размещения, предлагая расширенные возможности, которые позволяют роботам безопасно взаимодействовать с хрупкими предметами различных форм, размеров и жесткости, как человеческая рука».

Захват — одна из самых распространенных и естественных задач, выполняемых людьми, но для роботов она не так интуитивна. Чтобы достичь человеческих способностей захвата, роботам необходимо компьютерное зрение и глубокое обучение, чтобы определять тип объектов перед ними, а также их ориентацию. Затем захват может автоматически решить, как лучше всего захватывать и размещать объекты, чтобы свести к минимуму необходимость интенсивного вмешательства человека.

С целью разработки роботизированных захватов, столь же ловких, как человеческие руки, команда разработала гибридные роботизированные захваты, состоящие из трех или четырех мягких пальцев, которые могут изменять конфигурацию по требованию. Пальцы имеют пневматический привод и оснащены новым фиксирующим механизмом для регулировки жесткости. Они разработали три типа гибридных роботизированных захватных систем — почти как три разные руки, полезные в разных контекстах.

Первый — это GourmetGrip, который подходит для самых мелких задач, таких как обработка деликатных закусок размером с укус или продукты, легко подверженные повреждениям, такие как тофу, и упаковывает их в коробки на вынос. Этот режим с мягкими руками можно перенастроить, чтобы он мог учитывать различные позы хвата, а также различные ограничения по пространству. При установке на промышленный роботизированный манипулятор GourmetGrip может перемещать продукты со скоростью, сравнимой с человеческой, и выполнять эти задачи с постоянной скоростью круглосуточно.

При сравнении с другими имеющимися в продаже захватами система GourmetGrip способна повысить эффективность захвата примерно на 23 %, позволяя удерживать предметы быстрее и точнее. На сегодняшний день система GourmetGrip может эффективно собирать более 50 различных продуктов, таких как пудинг, нарезанный торт, овощи и фрукты.

Второй тип захвата известен как UnisoGrip, или Universal Soft Gripper, и является более широко применимым решением команды. Он предназначен для обработки упакованных товаров на сборочной линии, когда они обычно находятся на заключительном этапе укладки в коробки для отгрузки и транспортировки.

Он способен существенно расширить диапазон захвата и имеет мягкие вращающиеся пальцы для аккуратного захвата, а также вакуумную присоску, которая позволяет ему маневрировать более неудобно расположенными объектами, такими как угол мусорной корзины.

В отличие от GourmetGrip, который имеет диапазон захвата, аналогичный человеческой руке, UnisoGrip значительно больше и может работать с предметами шириной до 30 сантиметров и весом до трех килограммов, поэтому он более универсален для работы с большим разнообразием потребительских товаров. . Кроме того, эффективность захвата на 20% выше, чем у других имеющихся в продаже захватов. На сегодняшний день система UnisoGrip может принимать более 30 различных типов потребительских товаров, таких как напитки в бутылках, упаковки с порошком для кофе, многоразовые упаковки для моющих средств и многое другое.

Третий тип захвата полностью настраивается на основе платформ GourmetGrip/UnisoGrip для адаптации к конкретным потребностям клиента и ограниченному пространству. Этот подход предлагает широкий спектр вариантов захвата, которые могут работать с объектами разных форм, размеров и упаковочных материалов.

Стартап команды NUS RO+ предлагает коммерческим партнерам различные варианты развертывания систем роботизированных захватов — они могут быть в комплекте с манипулятором или приобретаться по отдельности, поскольку захваты легко монтируются на коммерческие манипуляторы для компаний, у которых уже есть свои собственный. RO+ также планирует предложить решение 4-в-1, которое включает в себя захват, роботизированную руку, модуль компьютерного зрения и конвейерную систему. Команда также занимается усовершенствованием интеллектуальных функций захватов с помощью машинного обучения, когда систему можно обучать с помощью онлайн-библиотеки, чтобы она постоянно обучалась и оптимизировала захват новых предметов.