Домашній гуманоїдний робот NEO отримав "досвідчені руки": як руки стали API для входу у фізичний світ?

Джерело: 1X Technologies

Складено: Felix, PANews

10 липня компанія 1X Technologies представила нове покоління гуманоїдного робота NEO з механічними руками на тендових приводах, які мають 25 ступенів свободи (DOF), досягаючи рівня спритності, сили, безпеки та надійності, близького до людського.

Ця стаття базується на офіційній інформації від 1X Technologies, щоб ознайомити вас з деталями цих механічних рук.

Механічні руки призначені для подолання обмежень апаратних можливостей гуманоїдних роботів, дозволяючи даним стати єдиною перешкодою для підвищення продуктивності роботів. Досягнувши або перевищивши продуктивність людських рук у ключових вимірах, вони забезпечують, що моделі ШІ більше не обмежуються спритністю. Робот NEO тепер може виконувати практично будь-яке завдання, яке можуть виконати людські руки, і має точність, адаптивність та м'якість, необхідні для реального середовища.

Гуманоїдний робот є комп'ютером, який використовує руки як API.

Модель, сенсорний стек і ноги визначають, наскільки робот може взаємодіяти зі світом. А руки визначають, що він може робити, що він може відчувати, а також що можуть робити розробники, які створюють на основі нього. Гуманоїдний робот з двома пальцями показує розробникам лише три дії: захоплення, розміщення, штовхання. Кожна програма, написана на цій платформі, є комбінацією цих трьох дій. Межа можливостей не в програмному забезпеченні, а в кінці рук.

Відчуття світу через кінчики пальців.

Спостерігаючи за людиною, яка стикається з незнайомим об'єктом, ви помітите, що вони натискають на нього, щоб відчути твердість, ковзають кінчиками пальців, щоб відчути текстуру, важать його, обводять його контури, щоб оцінити форму, стискають і розслабляють, щоб відчути його еластичність. Дотик не є пасивним, як у випадку з камерою, він є експериментом. Руки ставлять запитання і отримують відповіді через суглоби, які ставлять ці запитання. Це спосіб, яким людина розуміє об'єкти, і це спосіб, яким людина спочатку вчиться діяти: з дитинства через мільйони досліджень.

Це означає, що руки не є виконавцями, закріпленими в кінці сенсорної системи, вони самі є сенсорною системою, інструментом. Якість цього інструмента визначається всією системою. Поставити запитання вимагає точного контролю сили. Прочитати відповідь вимагає зворотного приводу та прозорості сили, щоб зворотний зв'язок міг повертатися через механізм передачі, а не затримуватися в приводному механізмі. Поставити запитання вимагає ступенів свободи та точності. Відчути тонкощі вимагає шкіри. Швидко захопити відповідь вимагає пропускної здатності. А мільйони досліджень вимагають надійності, адже дослідження є контактом, а контакт неминуче призводить до зносу.

Суглоби самі є сенсорами.

Більшість роботизованих рук є пристроями лише для читання. Ви віддаєте команду на позицію, рука рухається туди, але не повертає жодної значущої інформації. Причина в приводному механізмі: при звичайних передатних відношеннях 100:1 і 200:1 тертя поглинає контактну силу до того, як вона досягає двигуна. Оскільки суглоби рук самі не мають відчуттів, розробники повинні встановлювати зовнішні сенсори на них і виводити інформацію про те, що відбувається на кінчиках пальців, так само, як знімали б відео на камеру руки, яка не має відчуттів.

Дві руки NEO є читальними та записувальними. Вони розроблені першокласною інженерною командою з нуля, працюючи через 1X тендові приводи з низьким передатним відношенням приблизно 5:1 до 15:1. Усі 25 ступенів свободи (22 повністю приводних ступеня свободи пальців і долоні, плюс 3 ступені свободи зап'ястя) мають вбудовану функцію контролю сили і можуть повністю зворотно приводитися. Натискаючи на пальці, вони реагують і точно повідомляють про величину прикладеної сили. Сила виходить назовні, інформація рухається всередину по тому ж фізичному шляху. Це прозорість сили, яка може перетворити зусилля на вимірювання.

Існує ще один, більш тонкий механізм: пропріоцепція. Оскільки кожен суглоб є замкнутим контуром, навіть не дивлячись, рука завжди може відчувати своє положення, так само, як ви можете доторкнутися до кінчиків пальців, закривши очі. Позиція разом із силою завжди реалізується через ті ж 25 суглобів.

25 способів ставити запитання.

Що можуть дати 25 ступенів свободи? Не для самих суглобів, а для ряду дій захоплення та способів ставити запитання. Розподіл ступенів свободи важливіший за їх кількість: спосіб розподілу ступенів свободи NEO відповідає анатомічній структурі людського тіла і орієнтований на дійсно протистоячий великий палець. Ця архітектура спрямована на досягнення оптимального балансу між можливостями роботи робота та реальним виробництвом, контролем і обслуговуванням.

Ці нові механічні руки можуть досягати або перевершувати рівень людської точності в тонкій роботі. NEO може збирати LEGO, витягувати гвинти та монети з гаманця, обертати та встановлювати лампочки, використовувати викрутку, обертати об'єкти в руках, зашнуровувати куртку, сортувати виноград за кольором, наливати чай з чайника, ловити м'який м'яч, вставляти USB-C зарядний пристрій, піднімати келих, протирати поверхні серветкою та спреєм, спілкуватися за допомогою жестової мови та багато іншого.

Ці механічні руки з 25 ступенями свободи мають рівень захисту IP68 та відповідають стандартам безпеки харчових продуктів, що дозволяє NEO мити руки, як людина. Піковий момент обертального моменту в суглобі великого пальця може досягати 3,5 Нм, піковий момент у суглобі пальця може досягати 2,6 Нм, а сила згинання на кінчику може досягати 45 Н. Обертальний момент у зап'ясті може досягати 17,75 Нм. Це дозволяє механічним рукам виконувати повне захоплення, використовувати інструменти, піднімати та переносити, відкривати двері, штовхати завантажені візки та точно стискати в умовах навантаження, зберігаючи при цьому повну гнучкість. Завдяки точності позиціонування ±0,2 мм вони можуть працювати в обмежених просторах (і відчувати об'єкти).

Останні півміліметра.

Шкіра збільшує інформаційні канали. Дотикові дані є зображенням. Вони мають динамічний діапазон, роздільну здатність, канали та поле зору. Обидві руки оснащені багатими, високороздільними сенсорами дотику на кінчиках пальців та поверхні, які можуть вимірювати нормальну силу, місце контакту та зсувну силу. Це дозволяє NEO виявляти, коли об'єкт починає ковзати, і реагувати в реальному часі. Візуалізація показує нормальні вектори контактної поверхні, теплові карти тиску під час рукостискання та тонке захоплення крихких паперових виробів без жодних пошкоджень.

Дизайн шкіри працює в тандемі з внутрішніми сенсорами та тендонами. Це функціональний матеріал, а не декоративний. Оскільки лише візуальних даних недостатньо для виконання багатьох завдань (особливо при обробці маленьких, прозорих, деформованих або закритих об'єктів), ця тактильна зворотний зв'язок є критично важливою для адаптивних інтелектуальних операцій.

Крім того, ці механічні руки спеціально розроблені для тривалої роботи, зберігаючи продуктивність навіть після мільйонів циклів взаємодії. Надійність пронизує дизайн кожної підсистеми та компонента: прокладка тендона, підшипники, структура пальців, прокладка кабелів, інтеграція дотику, електронні компоненти та процес складання. Компоненти та повні пальцеві модулі пройшли мільйони тестових циклів, приводні одиниці були протестовані в екстремальних температурах, а зап'ястя пройшло перевірку на надійність з понад 2 мільйонів циклів при високих навантаженнях.

Вся рука відповідає стандарту IP68, що додатково забезпечує безпеку: дуже низьке передатне відношення, поєднане з тендовим приводом та низькою інерцією на кінчику, дозволяє безпечно зворотно приводити пальці навіть при зовнішніх ударах. Повільно рухомі відео показують, що рука реагує, коли її б'ють, стукають, зажимає в закритих ящиках або стикається з пінопластом.

Апаратне забезпечення за лаштунками.

Продуктивність API залежить від його фізичного рівня. Двигуни розташовані в передпліччі, де знаходиться більшість сили захоплення людини, і приводять в дію через спеціальні тендони на зап'ясті. Ось як легкі руки можуть генерувати таку потужну силу, зберігаючи при цьому достатньо низьку температуру для безперервної роботи.

Механічні руки тісно інтегрують власні двигуни, спеціалізовані електронні компоненти, вбудовані сенсори, спеціалізовану систему тендонів, компактні приводні механізми та спеціальне програмне забезпечення для рук. Ця глибока вертикальна інтеграція забезпечує швидку ітерацію та накопичувальні поліпшення. Кожен пристрій, від матеріалів тендона та двигунів 1X до остаточного м'якого полімеру, шкіри та компонентів дотику, виготовляється внутрішньо. Цього року планується виробництво 10 тисяч механічних рук.

Цей контент надано лише для загальних інформаційних цілей і не є фінансовою, інвестиційною, юридичною чи податковою консультацією. Події, нагороди, онлайн-акцій або пов’язану інформацію, згадана тут, не слід розглядати як рекомендацію, прохання чи запрошення до купівлі, продажу, торгівлі чи інших операцій з криптоактивами. Криптоактиви є дуже волатильними та можуть призвести до збитків. Доступність послуг, продуктів WEEX та пов’язаних із ними подій може відрізнятися залежно від регіону. Ви несете відповідальність за забезпечення відповідності вашої участі чинному місцевому законодавству та нормативним актам.