Исследователи Мюнхенского института робототехники и машинного интеллекта (MIRMI) при Мюнхенском техническом университете (TUM) разработали модель, которая позволяет роботу подавать чай и кофе быстрее человека не проливая ни капли. Математике, лежащей в основе этой концепции более 300 лет.
Может ли робот быть лучшим официантом, чем человек? Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Луис Фигередо, старший научный сотрудник в команде профессора Сами Хаддадина, установил роботизированный манипулятор от компании Franka Emika с семью степенями свободы и подключил к ней компьютер. Рука робота захватывает стакан, наполненный до краев водой, поднимает его и покачивает в стороны, не пролив ни капли. "И он делает это быстрее и безопаснее, чем человек", - говорит Фигередо.
Как это работает? Команда просто "кормила" робота алгебраическими формулами, возраст которых насчитывает несколько столетий. За основу математики они взяли марокканский чайный поднос, в котором применяется принцип сферического маятника.
Вместе с коллегами Фигередо внедрил динамику сферического маятника в ПО управления роботом. Это означает, что движения робота ограничены основными принципами геометрии. Вместе со своей командой он также интегрировал в модель правильные углы, скорость и ускорение. "Когда вы понимаете, как движется маятник, и знаете, как он работает, все оказывается довольно просто", - говорит Фигередо.
"Большинство подходов сосредоточено на ограничении ускорения, чтобы держать под контролем взбалтывание жидкостей. Или они работали с гидродинамикой для расчета поведения этих веществ, чтобы предсказать траектории, - объясняет Фигередо. Что по его словам занимает много времени, а результат все еще неопределенный.
В качестве практического применения своей работы ученые предполагают использовать инновационную роботизированную поддержку для пожилых людей и тех, кто нуждается в уходе. "Но отрасли, связанные с транспортировкой материалов, представляющих биологическую и химическую опасность, вероятно, тоже будут заинтересованы в подобном решении", - говорит Фигередо.
Безопасность остается критически важным моментом: в идеале робот должен уметь распознавать опасные ситуации. "Для этого нам нужно улучшить его восприятие", - говорит Фигередо.
Датчики позволят машине не только распознавать людей, но и предсказывать их движения. Это единственный способ полностью исключить столкновения с роботом. Пока что робот работает с тактильными датчиками в качестве защитного механизма. В текущем режиме "slosh-free" рука робота мгновенно совершает возвратное движение, когда чувствует столкновение, но при этом сохраняет жидкость в безопасности.
