Domowy robot humanoidalny NEO zyskał "zwinne ręce": jak ręce stały się API do fizycznego świata?

Źródło: 1X Technologies

Zredagowane przez: Felix, PANews

10 lipca firma 1X Technologies zaprezentowała nową generację humanoidalnego robota NEO z mechanicznymi rękami napędzanymi ścięgnami, które mają 25 stopni swobody (DOF), osiągając zbliżony do ludzkiego poziom zręczności, siły, bezpieczeństwa i niezawodności.

Artykuł oparty jest na oficjalnym opisie 1X Technologies, który przybliża szczegóły tych mechanicznych rąk.

Mechaniczne ręce mają na celu przełamanie ograniczeń sprzętowych humanoidalnych robotów, sprawiając, że dane stają się jedyną przeszkodą w poprawie wydajności robotów. Dzięki osiągnięciu, a nawet przekroczeniu wydajności ludzkich rąk w kluczowych wymiarach, zapewniają, że modele AI nie są już ograniczone przez zręczność. Robot NEO może teraz wykonywać prawie wszystkie zadania, które mogą być wykonane przez ludzkie ręce, z precyzją, adaptacyjnością i delikatnością wymaganą w rzeczywistym środowisku.

Humanoidalny robot to komputer, którego ręce są API.

Model, stos technologii percepcyjnej i nogi decydują o stopniu, w jakim robot wchodzi w interakcję ze światem. Ręce decydują, co może zrobić, co może odczuć oraz co mogą zrobić deweloperzy, którzy rozwijają na ich podstawie. Robot humanoidalny z chwytakiem z dwoma palcami pokazuje deweloperom tylko trzy ruchy: chwytanie, odkładanie, pchanie. Każda aplikacja napisana na tej platformie to kombinacja tych trzech ruchów. Limit możliwości nie leży w oprogramowaniu, lecz na końcu ramion.

Doświadczanie świata przez palce

Obserwując osobę, która staje w obliczu nieznanego obiektu, można zauważyć, że naciska ją, aby poczuć twardość, przesuwa palcami, aby odczuć teksturę, waży ją, rysuje jej kontur, aby ocenić kształt, ściska i puszcza, aby poczuć jej elastyczność. Dotyk nie jest pasywnym przekazywaniem informacji jak w przypadku kamery, lecz jest formą eksperymentu. Ręce stawiają pytania i odbierają odpowiedzi poprzez stawy, które je zadają. To jest sposób, w jaki ludzie rozumieją obiekty, a także sposób, w jaki uczą się operacji: od wczesnego dzieciństwa poprzez miliony eksploracji.

To oznacza, że ręce nie są jedynie wykonawcami na końcu systemu percepcyjnego, ale same w sobie są systemem percepcyjnym, narzędziem. Jakość tego narzędzia jest określana przez cały system. Zadawanie pytań wymaga precyzyjnej kontroli siły. Odczytywanie odpowiedzi wymaga odwrotnego napędu i przejrzystości siły, aby informacje mogły wracać przez mechanizm przekazywania, a nie utknąć w napędzie. Zadawanie pytań wymaga stopni swobody i precyzji. Odczytywanie subtelnych różnic wymaga skóry. Szybkie uchwycenie odpowiedzi wymaga przepustowości. A miliony eksploracji wymagają solidności, ponieważ eksploracja to kontakt, a kontakt zawsze prowadzi do zużycia.

Stawy same w sobie są czujnikami

Większość robotycznych rąk to urządzenia tylko do odczytu. Wydajesz polecenie pozycji, a ręka się przemieszcza, ale nie zwraca żadnych znaczących informacji. Powód leży w napędzie: przy powszechnych przełożeniach 100:1 i 200:1, tarcie pochłania siłę kontaktu, zanim dotrze ona do silnika. Ponieważ stawy ręki same w sobie nie mają czucia, projektanci muszą instalować zewnętrzne czujniki i wnioskować, co się dzieje na końcówkach palców, tak jakby robili zdjęcia ręki, która nie ma czucia.

Ręce NEO są zarówno do odczytu, jak i zapisu. Zostały opracowane przez zespół inżynierów klasy światowej od podstaw, działają na napędach 1X z niskim przełożeniem od około 5:1 do 15:1. Wszystkie 25 stopni swobody (22 w pełni napędzanych stopniach swobody palców i dłoni, plus 3 stopnie swobody nadgarstka) mają natywną funkcję kontroli siły i mogą być w pełni napędzane odwrotnie. Naciskając palce, reagują i dokładnie raportują siłę, którą zastosowałeś. Siła płynie na zewnątrz, a informacje płyną w tym samym fizycznym kierunku do wewnątrz. To jest przejrzystość siły, która przekształca siłę pchającą w wartości pomiarowe.

Istnieje również równoległy, bardziej subtelny mechanizm: propriocepcja. Ponieważ każdy staw jest zamkniętą pętlą, ręka może zawsze odczuwać swoją postawę, nawet bez patrzenia, tak jak można dotknąć palcami, mając zamknięte oczy. Postawa i siła są zawsze realizowane przez te same 25 stawów.

25 sposobów zadawania pytań

Czego można się spodziewać po 25 stopniach swobody czucia siły? Nie chodzi o same stawy, ale o szereg ruchów chwytania i sposobów zadawania pytań. Rozkład stopni swobody jest ważniejszy niż ich liczba: sposób, w jaki NEO rozdziela swoje stopnie swobody, jest zgodny z anatomiczną strukturą ludzkiego ciała i skłania się ku kciukowi, który naprawdę może stawiać opór. Ta konstrukcja ma na celu osiągnięcie optymalnej równowagi między zdolnościami operacyjnymi robota a rzeczywistą produkcją, kontrolą i konserwacją.

Te nowe mechaniczne ręce mogą osiągnąć, a nawet przekroczyć poziom ludzkiej precyzji w delikatnych operacjach. NEO może montować klocki LEGO, wyjmować śrubki i monety z portfela, obracać i instalować żarówki, używać śrubokrętu, obracać przedmioty w dłoni, zaciągać zamek w kurtce, sortować winogrona według koloru, nalewać herbatę z czajnika, łapać miękką piłkę, wkładać ładowarkę USB-C, podnosić kieliszek, wycierać powierzchnie chusteczką i sprayem, komunikować się w języku migowym i wiele więcej.

Te mechaniczne ręce, które mają 25 stopni swobody, mają klasę wodoodporności IP68 i standardy bezpieczeństwa żywności, co pozwala NEO myć ręce jak człowiek. Maksymalny moment obrotowy w stawie kciuka wynosi 3,5 Nm, a maksymalny moment obrotowy w stawach palców wynosi 2,6 Nm, a siła zginająca na końcu wynosi do 45 N. Moment obrotowy w stawie nadgarstka wynosi do 17,75 Nm. To pozwala mechanicznym rękom na pełne chwytanie, używanie narzędzi, podnoszenie i przenoszenie, otwieranie drzwi, pchanie załadowanych wózków oraz precyzyjne chwytanie w warunkach obciążenia, zachowując pełną elastyczność. Dzięki precyzji pozycjonowania ±0,2 mm mogą pracować w małych zakresach (i odczuwać obiekty).

Ostatnie pół milimetra

Skóra zwiększa kanały informacyjne. Dane dotykowe to obraz. Posiada dynamiczny zakres, rozdzielczość, kanały i pole widzenia. Ręce są wyposażone w bogate, wysokorozdzielcze czujniki dotykowe na końcówkach palców i powierzchniach, które mogą mierzyć siłę normalną, położenie kontaktu i siłę ścinającą. To pozwala NEO wykrywać, kiedy obiekt zaczyna się ślizgać i reagować w czasie rzeczywistym. Wizualizacja danych pokazuje wektory normalne powierzchni kontaktu, mapy ciepła ciśnienia podczas uścisku oraz precyzyjne chwytanie delikatnych origami bez powodowania jakichkolwiek uszkodzeń.

Projekt skóry współpracuje z wewnętrznymi czujnikami i ścięgnami. Jest to materiał funkcjonalny, a nie dekoracyjny. Ponieważ wizualizacja nie wystarcza do wykonania wielu zadań (szczególnie w przypadku małych, przezroczystych, deformowalnych lub zasłoniętych obiektów), ta informacja zwrotna dotykowa jest kluczowa dla adaptacyjnych operacji inteligentnych.

Ponadto te mechaniczne ręce zostały zaprojektowane do ciągłej pracy, zachowując wydajność nawet po milionach cykli interakcji. Niezawodność jest wbudowana w projekt każdego podsystemu i komponentu: prowadzenie ścięgien, łożyska, struktura palców, okablowanie, integracja dotykowa, elementy elektroniczne i proces montażu. Komponenty i kompletne zespoły palców przeszły miliony cykli testowych, a jednostki napędowe były testowane w ekstremalnych temperaturach, a stawy nadgarstka przeszły ponad 2 miliony cykli testów niezawodności przy dużym obciążeniu.

Cała ręka spełnia standardy IP68, co dodatkowo zapewnia bezpieczeństwo: bardzo niskie przełożenie, połączone z napędem ścięgnowym i niską inercją końcową, pozwala na bezpieczne odwrotne napędzanie palców, nawet w przypadku uderzeń zewnętrznych. Filmy w zwolnionym tempie pokazują, że ręka reaguje, gdy jest uderzana, uderzana, przytrzymywana w zamkniętej szufladzie lub uderzana w piankę.

Sprzęt w tle

Wydajność interfejsu API zależy od jego warstwy fizycznej. Silniki znajdują się w przedramieniu, czyli tam, gdzie znajduje się większość siły chwytu ludzkiego, i są napędzane przez dedykowane ścięgna w nadgarstku. To właśnie dzięki lekkim rękom można generować tak dużą siłę przy wystarczająco niskiej temperaturze, co pozwala na ciągłą pracę.

Mechaniczne ręce są ściśle zintegrowane z samodzielnie opracowanymi silnikami, niestandardowymi elementami elektronicznymi, wbudowanymi czujnikami, dedykowanym systemem ścięgien, kompaktowymi napędami oraz dedykowanym oprogramowaniem dla rąk. Ta głęboka integracja pionowa umożliwia szybkie iteracje i skumulowane ulepszenia. Każde urządzenie, od materiałów ścięgien i silników 1X po ostateczne materiały polimerowe, skórę i komponenty dotykowe, jest wytwarzane wewnętrznie. W tym roku możliwe jest wyprodukowanie 10 000 mechanicznych rąk.

Zastrzeżenie: Niniejsze treści mają wyłącznie charakter informacyjny i służą celom promocyjnym. Nie stanowią porady finansowej, inwestycyjnej, prawnej ani podatkowej. Wszelkie wydarzenia, nagrody, wydarzenia online oraz powiązane z nimi informacje nie stanowią rekomendacji, zachęty ani zaproszenia do kupna, sprzedaży, handlu lub dokonywania innych transakcji na aktywach cyfrowych ani do korzystania z jakichkolwiek usług. Kryptowaluty cechują się wysoką zmiennością i mogą prowadzić do utraty środków. Usługi WEEX oraz wydarzenia online mogą nie być dostępne we wszystkich regionach i podlegają obowiązującym przepisom prawa, regulacjom oraz wymogom kwalifikacyjnym. Użytkownik ponosi odpowiedzialność za zapewnienie zgodności korzystania z usług WEEX z lokalnymi przepisami prawa oraz za staranną ocenę ryzyka przed podjęciem jakichkolwiek działań związanych z kryptowalutami.