Исследователи из Мюнхенского института робототехники и машинного интеллекта (MIRMI) при Мюнхенском техническом университете (TUM) разработали модель, которая позволяет роботу подавать чай и кофе быстрее и безопаснее, чем люди, не расплескав ни капли. Математике маятника, используемой в этой концепции, более 300 лет.
Может ли робот быть лучшим официантом, чем человек? Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Луис Фигередо, старший научный сотрудник группы профессора Сами Хаддадина, устанавливает на столе роботизированную руку от производителя специализированных роботов Franka Emika и подключает компьютер. Рука робота захватывает стакан, до краев наполненный водой, поднимает его и раскачивает взад-вперед, не проливая ни капли. «И делает это быстрее и безопаснее, чем человек», говорит ученый из MIRMI.
Как это работает? Команда просто накормила робота алгебраическими формулами, которым несколько столетий. Они основывали свою математику на марокканском чайном подносе, в котором применяется принцип сферического маятника. Вместе с докторантом Риддхиманом Лаха и студентом магистратуры Рафаэлем И. Кабралом Мучачо Фигередо встроили динамику сферического маятника в программное обеспечение управления роботом. Это означает, что движения робота оказались ограниченными основными принципами геометрии. Команда также интегрировала в модель правильные углы, скорости и ускорения. «Когда вы понимаете, как движется маятник, и знаете, как он работает, все становится очень просто», говорит Фигередо.
Наука о «нерасплескивающемся движении» сложная область. «Большинство подходов сосредоточено в основном на ограничении ускорения, чтобы держать под контролем выплескивание жидкости. Или работали с гидродинамикой, чтобы рассчитать, как ведут себя эти вещества, чтобы предсказать траектории», объясняет Фигередо. «Это занимает как минимум несколько минут, если не часов, и результат все еще неясен».
В качестве практического применения ученые изначально рассматривают инновационную роботизированную поддержку для пожилых людей и тех, кто нуждается в уходе. «Но отрасли, занимающиеся транспортировкой материалов, представляющих биологическую и химическую опасность, вероятно, также заинтересуются подобным решением», говорит Фигередо. Безопасность остается критическим моментом: в идеале робот должен уметь распознавать опасные ситуации. «Для этого нам нужно лучшее восприятие», говорит Фигередо. Тогда датчики позволят машине не только распознавать людей, но и предсказывать их движения. Так можно полностью исключить столкновения с роботом. Пока робот работает с «тактильными датчиками» в качестве механизма безопасности. В текущем режиме без выплескивания рука робота мгновенно втягивается, когда обнаруживает столкновение, при этом сохраняя жидкость в безопасности.
