Блог Олега Сарычева

Олег Сарычев

Зачем разбивать бейсбольной битой руку робота? В прошлом году немецкие исследователи хвастались своей новой “жесткой” роботизированной рукой (манипулятором), разбивая его летучей мышью. Очень известную в мире робототехники компанию iRobot, по-видимому, это задело за живое. Чтобы не быть “превзойденным”, iRobot решила применить ту же методику испытаний манипуляторов на механическую прочность. Только, вместо летучей мыши была использована бейсбольная бита.

С рукой робота абсолютно ничего не случилось. Как же роботизированная рука компании iRobot выдержала удар бейсбольной биты?

Роботизированные руки (а точнее – кисти роботизированных рук) роботов-манипуляторов обычно изготавливаются “человекоподобными”. Они состоят из “фаланг пальцев” и “суставов” (жёстких деталей). Но жёсткие детали не выдерживают удара бейсбольной биты. Они ломаются. Если ударить бейсбольной битой по мягкому упругому предмету – удар не причинит ему вреда.

Получается, что кисть роботизированной руки должна быть жёсткой, чтобы удерживать предметы (выполнять свою функцию). И кисть роботизированной руки должна быть мягкой и упругой, чтобы выдерживать удар бейсбольной биты.

То, что делает роботизированную руку компании iRobot отличающейся от рук других конструкций – она удовлетворяет несовместимым требованиям к своим свойствам. Она может быть как мягкой и упругой, так и жёсткой. А если к объекту предъявляются несовместимые, и даже противоположные требования, то, согласно ТРИЗ, Теории решения изобретательских задач мы имеем дело с физическим противоречием. И компания iRobot его удачно разрешила. Каким же образом?

Наиболее уязвимыми элементами кисти роботизированной руки традиционной конструкции являются “фаланги пальцев” и “суставы”. Следовательно, от них желательно отказаться. Но при этом рука должна не потерять способность захватывать и удерживать предметы. Так и запишем, отсутствующие “фаланги пальцев” и “суставы” кисти роботизированной руки должны выдерживать удар бейсбольной биты, сохраняя способность роботизированной руки удерживать предметы.

iRobot решила эту задачу в духе ТРИЗ, в соответствии с Приёмом разрешения технических противоречий – использовать гибкие оболочки. Принцип работы руки манипулятора схематически изображён на рисунке.

Рука манипулятор представляет собой упругую гибкую оболочку (по форме напоминающую двупалую перчатку), надуваемую сжатым газом. Когда давление в оболочке мало, то между “пальцами” можно вставить, например, край стеклянного стакана. Стоит только увеличить давление сжатого газа в оболочке, она начнёт раздуваться, а “пальцы” плотно обхватят край стакана, и манипулятор будет прочно удерживать стакан. А если сдуть гибкую оболочку (кисть роботизированной руки), то по ней можно бить бейсбольной битой сколько угодно – без вреда для гибкой оболочки.

Вот таким образом разрешается физическое противоречие «Кисть роботизированной руки должна быть жёсткой, чтобы удерживать предметы. И кисть роботизированной руки должна быть мягкой и упругой, чтобы выдерживать удар бейсбольной биты».

И теперь понятно, как отсутствующие “фаланги пальцев” и “суставы” кисти роботизированной руки выдерживают удар бейсбольной биты, сохраняя способность роботизированной руки удерживать предметы.