Спостерігати, як рука йде на своїх пальцях, нагадує про Руку з Сімейки Адамсів. На Хелловін Хайді Клум представила жахливу версію цього образу з її костюмом великої відрубаної руки.

У швейцарській лабораторії робототехніки ETH Zurich механічна рука робить свої перші кроки до більш корисного використання.

Дослідники навчили її ходити на пальцях, підніматися після падіння та натискати клавіші на клавіатурі, балансуючи на інших пальцях.

Ідея полягає в тому, щоб надати руці робота можливість працювати там, де його тіло не може потрапити.

"Майбутній робот може надіслати свою руку в простір, куди його тіло не може зайти, щоб перевірити щось, керувати контролем або перемістити об'єкт, а потім забрати його назад", - сказав робототехнік Роберт Кацшман.

Команда опублікувала дослідження на arXiv, яке ще не пройшло рецензування, в якому досліджується, як вбудувати ці можливості в комерційно доступну руку без переробки її пальців.

Пальці самі по собі стали першою проблемою. Поставте руку на стіл, торкаючись лише кінчиками пальців, а потім підніміть один палець. Інші тримають її стійкою. Щоб ходити, роботизована рука повинна постійно змінювати цю підтримку, несе всю свою вагу.

"Пальці мають різну довжину, а великий палець з одного боку, що ускладнює ходьбу", - сказав перший автор і аспірант Амірхосейн Каземіпур.

"Вони також повинні підтримувати руку, взаємодіючи з об'єктами".

Роботизовані руки вже можуть виконувати делікатні завдання, але зазвичай їх переносить рука. Тут ті ж пальці потрібні для забезпечення як руху, так і підтримки.

Каземіпур, Хейхуй Чжен і Кацшман почали з роботизованої руки WUJI, додавши батарею, маленький комп'ютер і датчик руху. Повний комплект важить 818 грамів.

Перед фізичними тестами дослідники навчали програмне забезпечення управління в симуляції, використовуючи метод підкріплення. Корисні рухи, такі як просування в запитуваному напрямку, отримували числові винагороди.

Небажані рухи, такі як надмірне хитання, призводили до штрафів, які знижували оцінку. Завдяки повторним спробам система навчилася, які дії приносять найбільшу оцінку.

Щоб перенести ці рухи на реальну руку, були проведені вимірювання того, як її суглоби реагують на команди та як її кінчики пальців ковзають по поверхні.

"Ключем було адаптувати навчання до форми руки та ретельно узгодити симуляцію з реальним обладнанням", - сказав Каземіпур.

Результуюча рука пройшла понад 14 поверхонь під час демонстрацій, включаючи дерев'яні підлоги, металеву решітку, траву та гравій. Оператор давав команди руху через геймпад, тоді як програмне забезпечення на борту координувало пальці та баланс без допомоги камери.

Під час тестів на керування на килимку вона в середньому проходила 9.3 сантиметри за секунду. Команда також навчила її підніматися, і вона успішно виконала 21 з 25 фізичних випробувань.

З рухом і балансом встановлено, дослідники перевірили, чи може палець відірватися від землі, щоб виконати завдання. Використовуючи окремо навчений контролер, рука натискала правильну клавішу стрілки на клавіатурі в 29 з 32 послідовних команд.

Ця здатність дозволила їй вводити ходи в гру Sokoban, що передбачає переміщення коробок у позицію. Людина вибирала ходи; рука керувала клавіатурою без візуального зворотного зв'язку.

Підштовхування реального об'єкта вимагало іншої установки. Камера зверху відстежувала руку та куб, надаючи інформацію, яка дозволила руці наблизитися до куба та штовхнути його до цілі, зберігаючи баланс.

Кожен навик має свій навчений контролер. Наступним викликом є об'єднання їх у довші завдання, покращення надійності та надання руці зору на борту. Демонстрації на відкритому повітрі ще не встановлюють, наскільки послідовно вона впорається з незнайомою місцевістю.

Автоматичне від'єднання від більшого робота та повторне підключення також залишаються майбутніми цілями. Кацшман сказав, що механізми, схожі на м'язи, можуть зрештою допомогти рукам регулювати свою жорсткість для м'якшого контакту.

Поки що рука навчилася деяким рухам, які їй знадобляться, щоб вийти за межі її руки. Довгострокова мета - надіслати її в обмежений простір з завданням.

Дослідження було опубліковано на arXiv.