3D-печатный робот-хобот

Австрийские и немецкие ученые решили воспроизвести невоспетое чудо природы — ловкий слоновий хобот — и построили концептуальный демонстратор, напечатав основную массу деталей на 3D-принтерах и подключив полученный робот-манипулятор к импульсной нейронной сети. Рассказываем, что у них получилось.

Этот проект принадлежит группе ученых их двух вузов — Тюбингенского университета и Грацского технического университета. Говорим «сумрачный тевтонский гений», подразумеваем «лютый оверинжиниринг», и здесь он предстает во всей красе. Обычно в экспериментах по созданию гибких манипуляторов используются эластичные элементы с пневматическими или гидравлическими приводами, но в этом случае мы имеем дело с жесткой конструкцией.

Сама концепция механической части довольно проста: сегменты хоботов соединяются шаровыми шарнирами и регулируются по длине и наклону с помощью трех или четырех кремальер с индивидуальными сервоприводами. Теоретически длину хобота и степени свободы можно наращивать до бесконечности, но на практике размер конструкции ограничивается мощностью сервоприводов, прочностью несущих деталей и вычислительными мощностями. Большинство деталей демонстратора выполнено из ПЛА на обычном настольном FDM 3D-принтере с боуденовской подачей филамента, а эластичный полиуретановый хват напечатали на отдельном принтере с директ-экструдером. Самое сложное в этой конструкции — именно алгоритмы.

Система управляется самообучающимся искусственным интеллектом на основе импульсной нейронной сети. Сеть отслеживает работу приводов, сопоставляет движения с заданными позами и корректирует работу сервомоторов, позволяя добиваться околомиллиметровой точности позиционирования. Обработка данных происходит по-разному: в версии с четырехприводными сегментами нейронная сеть получает нормализованные значения наклона по осям X и Y и удлинения по Z, а в трехприводной версии оперирует данными напрямую с реечных передач.

«Мы не только доказали возможность конструирования недорогих хоботоподобных робототехнических систем с помощью базового оборудования для 3D-печати, но и продемонстрировали, как такие роботы могут управляться импульсными нейронными сетями с современной архитектурой. В идеале мы стремимся к созданию системы непрерывного обучения, где робот запускается без каких-либо знаний и пытается выполнить поставленные задачи, по пути самостоятельно генерируя обучающие упражнения», — рассказывают разработчики.

По замыслу конструкторов такие роботы-хоботы могут стать альтернативой привычным промышленным многоосевым роботам и использоваться в тех же целях, например на автомобильных конвейерах или для сборки электронных устройств. Рассматривается возможность интеграции датчиков и алгоритмов для обхода препятствий, что было бы особенно полезно в плане безопасности при работе в тесном контакте с людьми. Еще один вариант — создание змееподобных роботов для использования в поисково-спасательных операциях.

С докладом научной команды можно ознакомиться здесь. И да, файлы для 3D-печати опубликованы одним из авторов проекта, Мануэлем Траубом, и доступны по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.