3D-друкована роботизована рука грає святкові мелодії на фортепіано

Дослідники з Кембриджського університету створили 3D-надруковану роботизовану руку, яка здатна відтворювати прості мелодії на фортепіано, в тому числі святкову класичну пісню Jingle Bells!

Команда вчених з Кембріджського університету нещодавно розробила роботизовану руку, надруковану на 3D-принтері, яка може грати на фортепіано прості мелодії, переміщаючи своє зап'ясті. І хоч вона не зовсім могла б відтворити 7-ю Симфонію Бетховена, метою дослідження є демонстрація складності людської руки і того, як її рух може бути відтворений за допомогою конструкцій.

Це роботизоване пристрій складається з м'яких і жорстких матеріалів для 3Д друку, які повторюють кістки і зв'язки людської руки. Очікувалося, що без м'язів і сухожиль діапазон руху робота буде сильно обмежений. Проте дослідники були здивовані тим, що 3D-друкована рука має вражаючий діапазон руху завдяки своєму унікальному механічному дизайну.

Використовуючи так зване «пасивне рух», яке означає, що пальці не можуть рухатися незалежно один від одного, робот раніше міг відтворювати різні пісні для фортепіано без зміни своїх матеріальних або механічних властивостей. Дослідники вважають, що їх результати, нещодавно опубліковані в журналі Science Robotics, можуть привести до створення нових роботизованих конструкцій, які використовують більше природних рухів і менше енергії.

Розумний механічний дизайн дає роботизованій 3D-друкованій руці неймовірний діапазон руху

Огляньте ваші руки. Стисніть кулак і зігніть пальці. Виявляється, людська рука досить складна, чи не так? У робототехніці неймовірно складно відтворити спритність і адаптивність, які роблять людську руку такою універсальною.

Але завдяки використанню 3D-друку для виробництва гнучких компонентів, дослідники тепер можуть підвищити складність пасивних роботизованих систем. У цьому випадку команда з Кембриджу вирішила, що гра на фортепіано буде ідеальним тестом руки, оскільки для гри в різних стилях потрібно різноманітне її поведінку.

«Основною мотивацією цього проекту є розуміння втіленого інтелекту, тобто інтелекту в нашому механічному тілі. Наші тіла складаються з розумних механічних конструкцій, таких як кістки, зв'язки і шкіра, які допомагають нам вести себе розумно навіть без активного контролю з боку мозку. Використовуючи сучасну технологію 3D-друку пластиком, ми тепер можемо дослідити важливість фізичних конструкцій, ізольованих від активного контролю, що неможливо зробити з піаністами-людьми, оскільки мозок не може бути «вимкнений», як наш робот», – говорить д-р Фумия Иида, яка очолювала дослідження.

Щоб навчити 3D-надруковану руку грати на фортепіано, вчені повинні були розглянути, як механіка, властивості матеріалу, навколишнє середовище та активація зап'ястя впливають на динамічну модель. 

Роботизована рука була запрограмована на відтворення декількох коротких мелодій з обривистими або плавними нотами. У той час як загальна функціональність системи обмежена, дане дослідження може допомогти стимулювати майбутні дослідження основоположних принципів динаміки скелета для досягнення комплексного руху. Дослідження фінансувалося науково-дослідною Радою з інженерних і фізичних наук (EPSRC).