3D-напечатанная роботизированная рука играет праздничные мелодии на фортепиано

Исследователи из Кембриджского университета создали 3D-напечатанную роботизированную руку, которая способна воспроизводить простые мелодии на фортепиано, в том числе праздничную классическую песню Jingle Bells!

Команда ученых из Кембриджского университета недавно разработала роботизированную руку, напечатанную на 3D-принтере, которая может играть на фортепиано простые мелодии, перемещая своё запястье. И хоть она не совсем могла бы воссоздать 7-ю Симфонию Бетховена, целью исследования является демонстрация сложности человеческой руки и того, как ее движение может быть воспроизведено посредством конструкций.

Это роботизированное устройство состоит из мягких и жестких материалов для 3Д печати, которые повторяют кости и связки человеческой руки. Ожидалось, что без мышц и сухожилий диапазон движения робота будет сильно ограничен. Тем не менее, исследователи были удивлены, обнаружив, что 3D-напечатанная рука обладает впечатляющим диапазоном движения благодаря своему уникальному механическому дизайну.

Используя так называемое «пассивное движение», которое означает, что пальцы не могут двигаться независимо друг от друга, робот по-прежнему мог воспроизводить разные песни для фортепиано без изменения своих материальных или механических свойств. Исследователи полагают, что их результаты, недавно опубликованные в журнале Science Robotics, могут привести к созданию новых роботизированных конструкций, которые используют больше естественных движений и меньше энергии.

Умный механический дизайн дает роботизированной 3D-печатной руке невероятный диапазон движения

Осмотрите ваши руки. Сожмите кулак и согните пальцы. Оказывается, человеческая рука довольно сложна, не так ли? В робототехнике невероятно сложно воссоздать ловкость и адаптивность, которые делают человеческую руку такой универсальной.

Но благодаря использованию 3D-печати для производства гибких компонентов, исследователи теперь могут повысить сложность пассивных роботизированных систем. В этом случае команда из Кембриджа решила, что игра на фортепиано будет идеальным тестом руки, поскольку для игры в разных стилях требуется разнообразное её поведение.

«Основной мотивацией этого проекта является понимание воплощенного интеллекта, то есть интеллекта в нашем механическом теле. Наши тела состоят из умных механических конструкций, таких как кости, связки и кожа, которые помогают нам вести себя разумно даже без активного контроля со стороны мозга. Используя современную технологию 3D-печати пластиком, мы теперь можем исследовать важность физических конструкций, изолированных от активного контроля, что невозможно сделать с пианистами-людьми, поскольку мозг не может быть «выключен», как наш робот», – говорит д-р Фумия Иида, которая возглавляла исследование.

Чтобы научить 3D-напечатанную руку играть на фортепиано, ученые должны были рассмотреть, как механика, свойства материала, окружающая среда и активация запястья влияют на динамическую модель. 

Роботизированная рука была запрограммирована на воспроизведение нескольких коротких мелодий с обрывистыми или плавными нотами. В то время как общая функциональность системы ограничена, данное исследование может помочь стимулировать будущие исследования основополагающих принципов динамики скелета для достижения комплексного движения. Исследование финансировалось Научно-исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC).