Kaip išmokyti robotą sukti

Technologijų, kurios įgalina mūsų šiuolaikinę visuomenę, panteone vienas iš labiausiai neįvertintų ir apleistų yra srieginis tvirtinimo elementas, labiau žinomas kaip varžtas. Ši technologija atsirado pramoninės eros aušroje, kai tapo įmanoma gaminti tokius metalinius prietaisus dideliu mastu.

Šiandien šie įrenginiai tiesiogine prasme sujungia pasaulį. Mūsų 21-ojo amžiaus gyvenimo būdas nebūtų įmanomas be jų, ir tikėtina, kad jie atliks nepakeičiamą vaidmenį artimiausioje ateityje.

Tačiau pasaulyje, kuriame gamybos metodai vis labiau automatizuojami, kyla problemų. Prisukimo ir atsukimo procesas vis dar yra toks, kai žmonės pranoksta mašinas. Robotiniams įrenginiams sunku rasti varžtus ir jų lizdus, ​​o tada veiksmingai manipuliuoti varžtais ir atsuktuvais.

Prisukimo ir atsukimo metu veikiančios ašinės jėgos yra proporcingos sukimo momentui.

Įeikite Dima Mironovas ir kolegos iš Skolkovo mokslo ir technologijos instituto Maskvoje, kurie nori automatizuoti išmaniųjų ateities gamyklų procesą.

Jų planas paprastas. Naudodamiesi haptika, lytėjimo pojūčio tyrimu, Mironovas ir bendradarbiai nori suprasti, kaip žmonės atlieka šias užduotis, ir tada kuria robotus, kurie naudoja tą pačią techniką. Ir jų darbas atskleidė pagrindinį prisukimo (ir atsukimo) dėsnį, dėl kurio tai tampa įmanoma.

Žmonės naudoja dviejų skirtingų rūšių jėgą, kad įsuktų namo varžtą arba jį atlaisvintų. Pirmiausia jie taiko slėgį arba ašinę jėgą, kad įstumtų varžtą į jo lizdą. Jie taip pat taiko sukimo jėgą arba sukimo momentą, kad suktų varžtą. Reikalingas sukimo momentas priklauso nuo trinties tarp varžto ir lizdo medžiagos, o tai taip pat priklauso nuo sriegio būklės.

Pagrindinė prisukimo problema yra tai, kaip išvengti iškyšų, kai atsuktuvas praranda sukibimą su varžto galvute ir paslysta. Taigi Mironovas ir kiti ypač domisi, kaip žmonės to išvengia.

Norėdami ištirti, komanda sukūrė prietaisą, skirtą matuoti tiek ašinę jėgą, tiek sukimo momentą, kai skiriamoji geba yra mažesnė nei 0,1 niutono ašine kryptimi ir 0,003 niutonmetro sukimo momentu.

Tada jie paprašė 10 vyrų ir moterų į trijų milimetrų lizdą pakartotinai įsukti nedidelį varžtelį – tokį, koks naudojamas surenkant išmanųjį telefoną. Varžtai turėjo arba Phillips galvutę, arba šešiakampę galvutę. Tada komanda išmatavo dalyvaujančias jėgas.

Pasirodo, kad norint sėkmingai prisukti ir atsukti, žmonės taiko ašinę jėgą, kuri yra proporcinga sukimo momentui. Sukant ši jėga pasiekia maksimalią pavaros pabaigoje; atsukant šis raštas pasikeičia.

Šioms jėgoms taip pat būdingas periodiškumas, atsirandantis dėl to, kad žmonės keičia savo sukibimą, kai sukioja rankas ir vėl susijungia su varžtu. Taigi Mironovas ir bendražygiai tiesiog žiūri į maksimalią kiekvieno posūkio jėgą.

Taip jie rado universalų prisukimo ir atsukimo jėgų modelį, kuris gali sėkmingai įsukti varžtą arba jį nuimti. Rezultatai rodo, kad žmonės taiko ašinę jėgą varžtams, kad išvengtų atsuktuvo slydimo (išslydimų), o ši ašinė jėga yra proporcinga sukimo momentui, kurio reikia prisukant, sako Mironovas ir kt.

Komanda taip pat nustatė, kad reikiama jėga priklauso nuo varžto galvutės tipo: varžtams su Phillips galvute reikia žymiai daugiau ašinės jėgos, kad būtų išvengta kumštelinių išpjovų, nei varžtams su šešiabriaune galvute. Taigi, atsižvelgiant į tą pačią ašinę jėgą, šešiakampės galvutės slysta mažiau nei Phillips galvutės.

Galiausiai Mironovas ir bendradarbiai užprogramavo robotą, kad iš naujo sukurtų tą patį jėgų modelį. Šiame robote yra atsuktuvas, griebtuvas varžtui laikyti ir mašininis matymas, leidžiantis nustatyti varžto vietą jo lizde.

Tada komanda išmatavo jėgas, kai robotas dirbo savo darbą, ypatingą dėmesį skirdama išjungimams, kurie pasirodo kaip staigus jėgų sumažėjimas. Aptikęs išjungimą, robotas padidina ašinę jėgą ir tęsia.

Robotas pasirodė gerai. Roboto atsukimo rezultatai sutampa su žmonių eksperimentų rezultatais ir parodo sėkmingo atsukimo sąlygų universalumą, teigia Mironovas ir kt.

Šie tyrėjai yra komandos, kuriančios robotus, dalis, kuri gali išardyti elektroninius įrenginius, pvz., išmaniuosius telefonus, kad būtų galima perdirbti. Projektas vadinasi RecyBot, o jo tikslas – sukurti didelės spartos išmanią robotų sistemą elektronikai išmontuoti.

Tai nemažas iššūkis, o vienas didžiausių galvos skausmų – atsukimas. Taigi komanda bent jau tai turi po diržu. Tačiau tą pačią technologiją būtų galima pritaikyti daugelyje išmaniųjų gamyklų, kurios turi surinkti ir išardyti komponentus.

Bet kuriuo atveju, atrodo, kad kuklus varžtas vaidins tokį pat svarbų vaidmenį ateityje, kaip ir praeityje.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1801.10386 : Prisukimo ir atsukimo ypatumai, naudojami išmaniosiose išmontavimo gamyklose

paslėpti