Специалисты создали с помощью 3D-печати роботизированную руку, способную исполнять незатейливые музыкальные пьесы на фортепиано, используя свои движения кисти. Несмотря на то, что робот не демонстрирует выдающегося мастерства, этот эксперимент еще раз подтвердил, насколько непросто воссоздать все функции человеческой руки.
Инженерам Кембриджского университета удалось создать искусственную руку, конструкция которой повторяет анатомию человеческой ладони, включая кости и связки, но без мышц и сухожилий. Такая особенность ограничивала возможность независимого движения пальцев. Тем не менее, робот показал способность воспроизводить различные техники игры на музыкальных инструментах, такие как стаккато и легато. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Robotics, эти знания и опыт могут быть применены при создании будущих роботов, способных к более плавным и естественным движениям с минимальным энергопотреблением.
Взаимодействие мозга (или контроллера), окружающей среды и тела обуславливает сложные процессы, связанные с передвижением животных и машин. Механические характеристики и конструкция систем играют ключевую роль в обеспечении эффективной работы и способствуют успешному передвижению как животных, так и машин перемещаться сложным образом, не тратя энергию впустую.
«Пассивные элементы позволяют роботам выполнять разнообразные движения, такие как ходьба, плавание или полёт. Тщательно разработанная механическая конструкция обеспечивает максимальный диапазон движений при минимальных затратах на управление. «В ходе нашей работы мы стремились определить, сколько различных движений можно реализовать, используя только одну и ту же механическую систему», — отмечает сотрудник Кембриджского университета и ведущий автор исследования Джози Хьюз (Josie Hughes).
Строение человеческой руки отличается исключительной сложностью, что делает ее воспроизведение в робототехнических системах сложной задачей для инженеров. Многие современные роботы, обладающие передовыми возможностями не способны решать задачи, которые даже маленькие дети могут с легкостью выполнять.
Роботу привили навык игры на клавишах, изучая, как механика, характеристики используемого материала, внешние условия и движения запястья воздействуют на динамическую модель руки. Специалисты запрограммировали робота исполнять несколько коротких музыкальных фрагментов, отличающихся стилем и темпом. Инженеры отмечают, что даже в рамках этих начальных испытаний удается получить достаточно сложную модель поведения для робота.
«Целью данного проекта является изучение встроенного интеллекта, подразумевающего интеллект, присущий нашему механическому телу. Кости, связки и кожа способны функционировать даже без прямого управления со стороны мозга. Благодаря современной технологии трехмерной печати, появилась возможность исследовать роль этих органов и систем, исключив активное воздействие, что недоступно при работе с людьми, например, с пианистами, поскольку мозг человека нельзя деактивировать, в отличие от робота. Игру на фортепиано ученые рассматривают как оптимальный способ проверки этих пассивных систем, поскольку это сложная и деликатная задача, требующая широкого спектра движений для воспроизведения различных стилей.
Представители компании заявили, что полученные данные станут полезными для решения более масштабных вопросов, в частности, для создания роботов, способных выполнять хирургические вмешательства или обрабатывать хрупкие предметы.