Механическая рука
8 ноября 2001 г.
Как это ни парадоксально, но позаимствовать кое-какие технические решения у живой природы умудряются даже конструкторы, работающие в космической отрасли, хотя к жизнедеятельности в условиях вакуума, лютого холода и невесомости эволюция вроде бы ни один из наземных организмов не готовила. Но отправка в космос человека – дело, сопряжённое с риском и с немалыми расходами, поэтому там, где это возможно, исследователи предпочли бы посылать на орбиту роботов. Правда, пока роботы остаются в целом довольно неуклюжими созданиями, но недавно их возможности значительно расширились благодаря новому манипулятору. Он именуется "Рука-2".
Эта рука способна не только очень ловко выполнять множество различных операций, но поднимать каждым пальцем груз массой до 3-х килограммов. Профессор Герд Хирцингер, директор Института робототехники и мехатроники в городе Оберпфаффенхофене, подчёркивает, что при разработке манипулятора инженеры многое подсмотрели у природы:
- Конструируя пальцы, мы провели очень много экспериментов с человеческой рукой и подробно изучили, например, ту исключительно важную функцию, которую выполняет большой палец. Результаты этих исследований нашли отражение в конструкции манипулятора. Правда, кое в чём мы отступили от прототипа – в частности, ограничились четырьмя пальцами вместо пяти, – но опирались при этом опять же на наши опыты. А они показали, что мизинец функциональной нагрузки не несёт, природа задумала его как некий запасной элемент, обеспечивающий лишь дополнительную надёжность системы.
Механическая «Рука-2» буквально нашпигована сенсорами – их тут ни много ни мало 84 штуки. Задача сенсоров – регистрировать положение пальцев и силы, действующие на каждый их них. Весь этот поток данных обрабатывается интегрированными в руку микропроцессорами – с таким расчётом, чтобы для управления манипулятором хватило стандартного последовательного интерфейса с 12-ю контактами. Конечно, пока механическая рука во многом уступает живой, но не во всём, – говорит профессор Хирцингер:
- Мы разработали сенсоры, которые позволяют бесконтактно измерять расстояние до поверхности объекта. Для этого используется лазерная технология. Природа такими сенсорами не располагает: закрыв глаза, человек не может рукой определить, далеко ли до препятствия. То есть мы не собираемся слепо копировать природу. Однако мы всё же многое у неё заимствуем. Например, когда ищем способ облегчить нашу конструкцию. По такому показателю, как масса на единицу мощности, мы ориентируемся на человеческую руку. И всю кинематическую схему мы тоже позаимствовали у природы: мы строим роботов с 7-ю суставами – ровно столько их в человеческой руке. Это обеспечивает нашему роботу необходимую подвижность и гибкость – в отличие от промышленных роботов, которые обычно имеют лишь шесть суставов.
Конструкторы признают, что для особо тонких операций их механическая рука пока не годится. Однако с космонавтами, движения которых сковывают скафандры, роботы вскоре смогут вполне успешно конкурировать, – считает профессор Хирцингер:
- Мы в этом нисколько не сомневаемся. Нельзя забывать, что робототехника насчитывает всего лишь 40 лет. Так что мы уверены: в условиях, не столь жёстко организованных, как, скажем, заводской цех, в условиях, не рассчитанных изначально на автоматизацию, нам просто придётся придать роботам манипуляторы, которыми те смогут управляться почти как человек своими руками. Конечно, поначалу роботы будут действовать более неуклюже, чем люди, но со временем эта разница сойдёт на нет.