Гибридные роботы: как инженеры научили машины вкручивать лампочки без риска для человека
Замена лампочки кажется простой задачей, но для роботов это десятилетиями оставалось почти нерешаемой проблемой. Инженеры Северо-Восточного университета нашли выход, создав манипулятор, который объединил силу промышленного оборудования с ловкостью живой конечности. Результаты их работы могут изменить подход к автоматизации в медицине, логистике и даже космических исследованиях.
Почему роботы не справлялись с «лампочным тестом»?
До недавнего времени существовало два типа роботов:
Жёсткие, как те, что собирают автомобили на конвейере. Они мощные, но опасные: одно неверное движение — и лампа разлетится на осколки, а человек рядом рискует получить травму.
Мягкие, похожие на щупальца. Безопасны для людей, но слишком слабы — попробуйте вкрутить цоколь резиновой рукой.
«Мы поняли, что нужно не выбирать между силой и гибкостью, а совместить их, — объясняет Джеффри Липтон, руководитель проекта. — Представьте манипулятор, который изгибается как змея, но в нужный момент становится твёрдым, как стальной прут».
Секрет — в шарнирах, которые «обманывают» физику
Команда Липтона взяла за основу автомобильные шарниры (ШРУСы), передающие вращение колёсам на неровной дороге. Но вместо металла использовали композитный материал с «памятью формы».
Как это работает:
В спокойном состоянии шарнир гибкий — робот может обвить лампочку, как хобот слона.
При подаче электрического тока материал затвердевает — теперь манипулятор развивает крутящий момент до 5 Н·м (достаточно для сборки мебели).
Встроенные сенсоры контролируют усилие: если лампа начинает проскальзывать, система автоматически снижает давление.
На испытаниях робот TRUNC успешно заменил 98% ламп за 2 минуты — быстрее, чем это делает средний человек. При этом ни один цоколь не был повреждён.
Где пригодится технология?
Хирургия: робот-ассистент сможет удерживать эндоскоп часами без дрожи, подстраивая жёсткость под действия хирурга.
Сортировка хрупких грузов: например, упаковка яиц или стеклянных пробирок без риска раздавить скорлупу.
Космос: ремонт спутников на орбите, где нельзя использовать классические жёсткие манипуляторы из-за вибраций.
«Это как если бы осьминог научился играть на фортепиано, — образно комментирует Анна Тарасова, робототехник из MIT. — Теперь машины смогут работать в непредсказуемых условиях: от цехов с людьми до Марсианских станций».
Что дальше?
Команда уже тестирует версию для работы в условиях радиации — такие роботы могли бы ликвидировать аварии на АЭС без риска для персонала. Параллельно ведутся переговоры с Amazon и Siemens о внедрении технологии на складах и заводах к 2026 году.