Создатели руки скопировали анатомию человека

Фантастика стала ещё на один шажок ближе к реальности. Новая рука для робота — это замечательный пример комбинации принципов биомиметики и мехатроники. Увидев её, кто-то непременно вспомнит Терминатора, но изобретение должно найти массу мирных областей применения.
Полку рук для роботов прибыло. Новичок отличается силой, сравнимой с силой руки взрослого человека, и естественной, идентичной природной, кинематикой движений (кадр Festo).
Полку рук для роботов прибыло. Новичок отличается силой, сравнимой с силой руки взрослого человека, и естественной, идентичной природной, кинематикой движений (кадр Festo).
Германская компания Festo специализируется на электронных, электрических и пневматических узлах для роботов и различного промышленного оборудования. Теперь, покопавшись в закромах, она создала манипулятор, поражающий и видом, и возможностями.

Инженеры и раньше нередко сравнивали свои творения — манипуляторы для андроидов — с руками человека, но здесь это сравнение, пожалуй, впервые, подходит без преувеличения. В новом проекте изобретатели максимально близко воспроизвели в металле, резине и пластике анатомические особенности человеческих руки и части торса.

"Коронный номер" новой руки — письмо по экрану-планшету (фото Festo).
Называется это творение Airic’s_arm. Это рука и прилегающий "кусок" спины (кстати, компания создала не один образец данной машины). Габариты Airic’s_arm, когда рука распрямлена, составляют 85 × 85 × 65 сантиметров. А вес её равен всего-то 6,3 килограмма.

Главным достоинством разработки германские специалисты считают её приближение к руке человека в плане точности движений, динамики и мощности. Секрет же новинки – в так называемых "Жидкостных мускулах" (Fluidic Muscle).

Рисунок мышц человека и рентгеновский снимок нового манипулятора, по замыслу компании, показывают сходство строения двух рук. Внизу: в торсе машины (поближе к мышцам, в целях ускорения их отклика на приказы) скрыт блок пьезоклапанов (иллюстрация и фотографии Festo).
Рисунок мышц человека и рентгеновский снимок нового манипулятора, по замыслу компании, показывают сходство строения двух рук. Внизу: в торсе машины (поближе к мышцам, в целях ускорения их отклика на приказы) скрыт блок пьезоклапанов (иллюстрация и фотографии Festo).
Вопреки названию, мускулы эти (правильнее было бы назвать их актуаторами) работают от сжатого (до 6-8 атмосфер) воздуха. Состоят они (упрощённо) из отрезков эластомерных шлангов, армированных арамидными волокнами.

При подаче давления они раздуваются вширь (поскольку в длину из начального, сдутого, состояния они вытянуться не могут) и одновременно сокращаются, словно настоящие мышцы.

Вид сокращающейся мышцы робота вызывает биологические ассоциации (кадры и фото Festo).
Вид сокращающейся мышцы робота вызывает биологические ассоциации (кадры и фото Festo).
Примерно такой тип актуаторов (в том или ином варианте) изобретатели придумывали и строили не раз, но Festo полагает, что именно она довела конструкцию искусственных пневматических мускулов до совершенства. Фирма выпускает целую линейку таких устройств, отличающихся размерами и силой, а предназначены они для работы в качестве приводов в самом разном оборудовании.

По сравнению с электрическими приводами, равно как и с пневматическими или гидравлическими цилиндрами, такие мускулы не могут обеспечить высоких скоростей движения или дальности перемещения соединяемых деталей, зато обладают рядом иных сильных сторон.

Спортивные упражнения робот Airic’s_arm выполняет не так энергично, как человек. Зато движения похожи (кадр и фото Festo).
Спортивные упражнения робот Airic’s_arm выполняет не так энергично, как человек. Зато движения похожи (кадр и фото Festo).
Сила, в буквальном смысле, — одна из них. Мышцы длиной несколько сантиметров могут развивать усилие в десятки килограммов, а иные модели — и в сотни. Вес их при этом куда меньше, чем у любого иного типа привода сравнимой силы.

Система управления может менять "напряжение" таких мышц до 100 раз в секунду, и никакой инерционности в движении они не проявят. Пусть скорость перемещения деталей, соединённых такой робототехнической мышцей, не очень велика, зато Fluidic Muscle может развивать ускорение до 100 м/c2.

Опять тест на
Опять тест на "грамотность". Тут неплохо видна задняя часть машины и, соответственно, искусственные мышцы спины (фотографии Festo).
Сокращается Fluidic Muscle на 10-20% от своей начальной длины, то есть — на считанные сантиметры. Но вспомните: мускулы человека, скажем, той же руки, прикреплены к костям вблизи суставов. И эти мускулы также отличаются сравнительно небольшим перемещением своих концов, зато развивают приличное усилие. А уж геометрия скелета обеспечивают в результате требуемое (быстрое и большое по размаху) движение конечности.

Вот и в новом роботе инженеры Festo пошли по тому же, проторённому природой, пути. Они решили сделать вот что: взяв несколько давно выпускаемых компанией "робо-мускулов", построить максимально близкое подобие руки человека. Близкое и по общим пропорциям, и по размерам, и по анатомии.

Пальцы, ладонь и предплечье робота при близком рассмотрении на человеческие не похожи. И всё же в своём строении они куда больше сходны с прототипом, чем большинство прежних моделей рук-манипуляторов (кадры Festo).
Пальцы, ладонь и предплечье робота при близком рассмотрении на человеческие не похожи. И всё же в своём строении они куда больше сходны с прототипом, чем большинство прежних моделей рук-манипуляторов (кадры Festo).
В руке Airic’s_arm её авторы воссоздали в металле и пластике практически все кости руки и плеча человека, включая лопатку (впервые в технике, утверждает компания), и даже кисть с пятью пальцами (по составным деталям аналогичными настоящим) и все положенные этой структуре суставы.

А приводят эту систему в движение Fluidic Muscle числом 32 штуки! Это приблизительно вдвое меньше, чем в настоящей руке и плечевом поясе, но всё равно — впечатляет.

Полёт и заплыв роботов-скатов (фотографии и кадры Festo).
Полёт и заплыв роботов-скатов (фотографии и кадры Festo).
Искусственные мускулы в новом роботе подражают в размерах и по расположению настоящим мышцам: сгибателям пальцев, мышцам ладони, бицепсу, трицепсу, грудным мышцам, дельтовидной мышце и так далее.

К этому набору создатели робота добавили быстродействующие и высокоточные пьезокерамические клапаны и новый софт. Развиваемая сила и перемещение составных частей руки постоянно измеряются встроенными датчиками перемещения (всего их тут шесть) и давления воздуха (они индивидуальны для каждого мускула).

Так получилась удивительная рука, которую с человеческой, конечно, не спутаешь, но её облик всё равно вызывает в памяти картинки из анатомического атласа. И действует она точнее и натуральнее (по движениям) большинства рук для роботов, созданных ранее другими фирмами.

Любопытно, что инженеры компании не раз прибегали к "природным патентам". Например, недавно они создали летающего по воздуху и плавающего под водой роботов-скатов Air_ray и Aqua_ray. Придуманы были эти аппараты как техноискусство и реклама принципов биомиметики (ну и возможностей фирмы, заодно).

Air_ray наполнен гелием, и в воздухе он плавает не хуже своего собрата из водной среды. Встроенные приводы придают "крыльям-плавникам" скатов движения, копирующие движения настоящей рыбы, а радиоуправление позволяет направлять машины в любую сторону и даже выполнять фигуры высшего пилотажа.

Что до Airic’s_arm, её разработчики намерены и дальше развивать этот проект.

Найденный принцип, пишут они, позволит в будущем создать аналогичные робототехнические шеи, ноги, а после оснащения таких конечностей тактильными датчиками и видеокамерами можно будет строить гуманоидных роботов с выдающимися возможностями.

Да и негуманоидные машины также смогут извлечь из этой технологии выгоду. Ведь никто не мешает конструкторам воспроизвести в металле (с теми же ингредиентами, что и в Airic’s_arm) какое-нибудь земное животное или даже придумать фантастическое.

Кроме того...
Измение климата неотвратимо
Всемирный экономический бум форсировал выбросы...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
За детьми начинается спутниковая слежка
За детьми начинается спутниковая слежка За детьми начинается спутниковая слежка
На Северо-Западе России появилось еще одно решение по определению координат объекта посредствам мобильных технологий
Мышиный бодибилдинг
Мышиный бодибилдинг Мышиный бодибилдинг
Недавно созданные генетически модифицированные мыши в будущем помогут людям с мышечной дистрофией
Горячие страсти вокруг холодного синтеза
Горячие страсти вокруг холодного синтеза Горячие страсти вокруг холодного синтеза
Несмотря на то что холодный ядерный синтез пока принято считать не существующим, в мире довольно много ученых
Ретро-мобильник
Ретро-мобильник Ретро-мобильник
Вы ненавидите прогресс? У вас до сих пор дома черно-белый телевизор? Вы не покупаете никаких технических новинок
Зачем ПК процессор
Зачем ПК процессор Зачем ПК процессор
Компания "Pano Logic" анонсировала выпуск новинки, которая, по ее утверждению
Вода внутри формирующейся звездной системы
Вода внутри формирующейся звездной системы Вода внутри формирующейся звездной системы
Орбитальный телескоп американского космического агентства NASA Spitzer обнаружил количество водяного пара
Россия отправит в космос "серьезного бизнесмена"
Россия отправит в космос "серьезного бизнесмена" Россия отправит в космос
Руководитель Федерального космического агентства РФ Анатоли Перминов заявил
Миллионы людей в мире носят неправильные очки
Миллионы людей в мире носят неправильные очки Миллионы людей в мире носят неправильные очки
Миллионы людей во всем мире возможно мучаются от головных болей из-за того
Каждая десятая мать страдает от послеродовой депрессии
Каждая десятая мать страдает от послеродовой депрессии Каждая десятая мать страдает от послеродовой депрессии
То, с какой стороны мать держит своего ребенка, может свидетельствовать о трудностях, которые она испытывает
Навязчивые идеи и фобии вызваны генами
Навязчивые идеи и фобии вызваны генами Навязчивые идеи и фобии вызваны генами
У мышей, в организме которых с самого рождения отсутствовал ген SAPAP3
Исследован новый рецептор сладкого вкуса
Исследован новый рецептор сладкого вкуса Исследован новый рецептор сладкого вкуса
Ученые из Ливерпульского университета выявили рецептор сладкого вкуса в кишечнике человека. До сих пор считалось
Ученые намерены откорректировать мировое время
Ученые намерены откорректировать мировое время Ученые намерены откорректировать мировое время
С каждым годом Земля вращается все медленнее, это отражается, например, на приливах и отливах
Ученые назвали сроки исчезновения Великой китайской стены
Ученые назвали сроки исчезновения Великой китайской стены Ученые назвали сроки исчезновения Великой китайской стены
Разрушающие Великую китайскую стену песчаные бури могут привести к тому, что некоторые ее части
В янтаре запечатлелась древнейшая химическая битва
В янтаре запечатлелась древнейшая химическая битва В янтаре запечатлелась древнейшая химическая битва
Найденный учеными кусок янтаря показал, что химическое оружие у насекомых появилось более ста миллионов лет назад
Змеи могут голодать и при этом расти в длину
Змеи могут голодать и при этом расти в длину Змеи могут голодать и при этом расти в длину
Биолог Маршалл Маккью (Marshall McCue) из университета Арканзаса (University of Arkansas) провёл исследование биологического механизма
История создания смайлика
История создания смайлика История создания смайлика
Смайликами (от smile — улыбка) в Интернете называют значки, составленные из знаков препинания, букв и цифр

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
018