Специалисты из лаборатории Soft Robotics при Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) разработали роботизированную кисть, обладающую способностью к самостоятельному передвижению по кончикам пальцев. Благодаря этой конструкции рука поддерживает устойчивость, адаптируется к различным поверхностям и использует свои пальцы для перемещения и взаимодействия с окружающими объектами.

В ходе эксперимента робот продемонстрировал не только способность преодолевать различные типы покрытий, но и возможность нажатия отдельных клавиш компьютера, что позволило ему самостоятельно пройти один раунд головоломки Sokoban.

В целях проведения исследований была применена готовая роботизированная кисть, имитирующая строение человеческой руки. При этом исследователи воздержались от изменения длины пальцев или модификации встроенного контроллера, отвечающего за их позиционирование. Данный подход значительно усложняет процесс: поскольку длина человеческих пальцев различна, при движении по поверхности кисти необходимо учитывать их геометрию и обеспечивать устойчивость. Для придания системе автономности в конструкцию кисти интегрировали аккумулятор, вычислительный блок и комплекс датчиков.

Алгоритм управления был обучен в виртуальной среде с использованием метода обучения с подкреплением. В процессе тренировок система получала положительное вознаграждение за успешное выполнение поставленной задачи и одновременно поддерживала естественное положение пальцев. После многочисленных итераций алгоритм овладел навыком самостоятельного выбора движений, обеспечивающих перемещение кисти и сохранение равновесия. Затем полученная модель была адаптирована для работы на физическом прототипе.

В процессе испытаний кисть успешно передвигалась по более чем десяти различным ровным поверхностям как внутри помещения, так и на улице – от плитки до травы и камня. Различия в коэффициентах трения требовали от робота корректировки движений пальцев в зависимости от условий окружающей среды. Отдельным этапом стало управление компьютером: сохраняя равновесие, кисть последовательно нажимала клавиши со стрелками и успешно завершила уровень компьютерной игры Sokoban.

Возможность автономного перемещения может оказаться полезной не столько для создания «самодвижущихся рук», сколько для роботизированных систем, функционирующих в условиях ограниченного пространства. Например, крупный робот сможет оставить кисть на устойчивой поверхности рядом с узким проёмом, после чего она самостоятельно достигнет расположенного внутри элемента управления или объекта, выполнит требуемое действие и вернётся обратно. Данная стратегия позволит основной роботизированной системе избегать необходимости проталкивать всю руку или манипулятор в труднодоступную зону.

Авторы исследования полагают, что способность к самостоятельному передвижению может расширить функциональные возможности роботизированных кистей при работе в различных пространствах и взаимодействии с человеко-ориентированными интерфейсами. В дальнейшем планируется объединить автономное перемещение с более сложными манипуляциями — когда кисть должна не только достигать заданной точки, но и выполнять там определенную операцию.