Robotid omandavad kompimismeele – miks inimese ja masina interaktsiooni tulevik sõltub käest

Triljoni dollari suuruse tööstuse võti: miks on robotkäsi olulisem, kui arvate

Robotid tunduvad tehase steriilsetest koridoridest lahkudes sageli kohmakad. Kuigi nad suudavad tõsta raskeid koormaid ja täpselt keevitada, ebaõnnestuvad nad sageli kõige lihtsama inimliku ülesandega: õrna, kuid kindla haaramisega. Inimese käsi, luude, lihaste ja närvide meistriteos, on seni olnud suurim takistus teel intelligentseks igapäevaseks abiliseks saamisele. Muna hoidmine ilma seda purustamata või pudeli haaramine ilma seda maha pillamata oli endiselt peaaegu ületamatu väljakutse.

Kuid see ajastu on lõppemas. Tänu tehisintellekti kiirele arengule, miniatuursetele anduritele ja uutele pehmetele materjalidele oleme läbimurde äärel, mis muudab robootikat igaveseks: robotid omandavad osavuse. Võidujooks ideaalse robotkäe nimel on täies hoos, seda juhivad tehnoloogiahiiglased nagu Tesla oma "Optimus" projektiga ja spetsialiseerunud ettevõtted üle maailma. See on palju enamat kui lihtsalt tehniline trikk – see puudutab tulevast triljoni dollari suurust turgu.

Alates abistamisest hooldekodudes ja kodusest abistamisest kuni täppisoperatsioonideni meditsiinis ja lennunduses – potentsiaalsed rakendused on revolutsioonilised. See artikkel uurib, miks "sõrmeotste tundlikkuse" arendamine robootikat uuesti defineerib, millised ettevõtted annavad tooni ja millistele sügavatele ühiskondlikele küsimustele peame kohe vastama, enne kui homsed masinad sõna otseses mõttes meie igapäevaelu üle kontrolli võtavad.

Miks käed on nii olulised

Teadlased ja insenerid on aastakümneid unistanud robotitele tõelise osavuse andmisest. Kuigi tööstusmasinad on põlvkondade vältel usaldusväärselt komponente kokku keevitanud, kruvisid pingutanud või kaubaaluseid liigutanud, puudub neil ikkagi midagi, mida inimesed iseenesestmõistetavaks peavad: oma käte osavus.

Võimalus haarata õuna seda purustamata, võtta nutitelefon taskust seda maha pillamata või rakendada nuppude kinnitamisel täpselt mõõdetud survet nõuab lihaste, närviimpulsside, andurite ja aju juhtimise koosmõju. Sellise täpsusega süsteemi simuleerimine on seni olnud üks suurimaid väljakutseid robootikas. Kuid nüüd on silmapiiril suur edasiminek – seda juhivad tehisintellekti, materjaliuuringute ja anduritehnoloogia edusammud.

Visioon: Robotid igapäevaelu abilistena

Seni on enamik roboteid spetsialiseerunud kitsalt määratletud ülesannetele: tööstusrobotid kruvivad, kinnitavad või keevitavad. Hooldus-, majapidamis- või transpordiülesannetes on paljud mudelid aga ebaõnnestunud põhivõime tõttu käsitseda erineva kujuga, õrnu või raskesti haaratavaid objekte.

Visioon on aga selge: ühel päeval ei võta robotid enda peale mitte ainult monotoonseid ja ohtlikke ülesandeid, vaid ka keerulisi igapäevaseid töid. Nad võivad abistada inimesi ostlemisel, aidata eakatel süüa valmistada või laste eest hoolitseda. Selleks, et see reaalsuseks saaks, on hädavajalikud õrnad käed.

Tesla "Optimus" ja vaidlus robotkäte üle

Selle võidujooksu silmapaistev näide on Tesla humanoidrobot "Optimus". Elon Musk kirjeldab seda korduvalt kui oma ettevõtte üht suurimat tulevast väärtusallikat. Musk näeb Optimust mitte ainult tehaseassistendina, vaid ka robotina, mis võiks keskpikas perspektiivis üle võtta peaaegu kõik inimeste poolt tehtavad ülesanded.

Kuid üks projekti peamisi takistusi on funktsionaalsete ja tundlike käte väljatöötamine. Insener Zhongjie Li, kes töötas kriitiliste andurite kallal, mängis võtmerolli. Pärast seda, kui ta Teslast lahkus ja oma idufirma asutas, esitas Tesla kohtusse hagi. Süüdistuste kohaselt oli ta varastanud robotkäte arendamiseks üliolulisi ülitundlikke andmeid.

See juriidiline vaidlus teeb selgeks: igaüks, kes suudab välja töötada täiusliku robotkäe, võib omada võtit mitme miljardi dollari suurusele turule.

Miks on robotkäte arendamine nii keeruline

Inimkäte keerukus on muljetavaldav. Igal käel on 27 luud, 39 lihast ja äärmiselt tihe närvide ja puuteretseptorite võrgustik. See suudab täpselt kontrollida mitte ainult jõudu, vaid ka peeneid liigutusi.

Inseneride suurimad väljakutsed seisnevad kolmes valdkonnas:

• Mehaanika: Liigeste liikuvuse ja peenjuhtimise simulatsioon.
• Anduritehnoloogia: võime tuvastada rõhku, temperatuuri ja pinnatekstuuri.
• Juhtimine: tehisintellekt, mis tõlgendab salvestatud andmeid, et tagada sobiv liikumine.

Pikka aega sai robotkäsi mehaaniliselt konstrueerida, kuid ilma anduriteta tundusid need jäikade tööriistadena. Nüüd aga arendus edeneb, kuna miniatuursed andurid ja adaptiivsed algoritmid võimaldavad tundlikku juhtimist.

Andurite tehnoloogia edusammud

Tänapäevaste robotkäte südameks on taktiilsed andurid. Need suudavad rõhumõõtmiste, takistuse muutuste või mahtuvuslike signaalide abil tuvastada pinnaga kokkupuute jõudu. Mõned süsteemid kasutavad optilisi andureid, mis tuvastavad elastsete materjalide deformatsiooni ja kasutavad seda rõhu ja kuju kohta järelduste tegemiseks.

Uusima põlvkonna puhul lähevad teadlased sammu edasi: nad ühendavad puutetundlikkuse temperatuuriandurite ja isegi "kunstliku valutundega". Kui robot haarab liiga suure jõuga, registreerib käsi selle ja kohandab liikumist. Sellised süsteemid hoiavad ära esemete kahjustamise ja suurendavad ohutust inimestega suhtlemisel.

Uued materjalid võimaldavad kombatavat tundlikkust

Lisaks sensortehnoloogiale mängib võtmerolli ka materjaliarendus. Jäigad metallid on küll stabiilsed, kuid liiga paindumatud, et toimida nagu inimese nahk. Seetõttu pöörduvad paljud arendajad nn pehme robootika poole. Käed on valmistatud elastsetest, pehmetest materjalidest, mis deformeeruvad nagu lihased või nahk.

Need materjalid sujuvad liikumised ja võimaldavad kohaneda erinevate objektide kujudega. Üks näide on silikoonnahad, millesse on sisse ehitatud andurid. Need reageerivad sarnaselt inimese nahaga ja suudavad tuvastada nii survet kui ka venitust.

Tehisintellekti roll

Ilma tehisintellektita oleksid need edusammud väärtusetud. Isegi parim sensortehnoloogia vajab tõlgendamist. Tehisintellekt võimaldab tuvastada mustreid tohutu hulga andmete põhjal, mida robotkäsi iga liigutusega genereerib.

Näiteks õpivad närvivõrgud, kui suurt survet tuleb muna purustamata hoidmiseks rakendada või kuidas klaasi piisavalt tihedalt haarata, et see libiseks. Selle asemel, et iga liigutust eelprogrammeeritud viisil juhtida, õpivad tänapäevased robotkäed kogemustest. Seda tehakse masinõppe, simulatsioonide või praktiliste katsete abil. Mida rohkem andmeid kogutakse, seda täpsemaks muutuvad toimingud.

Turud ja majanduslik potentsiaal

Selliste käte toimiv süsteem mitte ainult ei muuda igapäevaelu revolutsiooniliselt, vaid loob ka uusi turge. Prognooside kohaselt võib 2040. aastaks tekkida peaaegu triljoni USA dollari suurune turg. Rakendusvaldkonnad ulatuvad logistikast ja tervishoiust kuni kosmosereisideni.

Hooldekodud võiksid kasutada roboteid, et aidata eakatel inimestel ravimeid püsti tõsta või sorteerida. Haiglates saaksid kirurgilised assistendid teha õrnu liigutusi. Kosmoses võiksid humanoidrobotid saata kaasa astronoomilistele missioonidele, kus õrnu ülesandeid tuleb täita äärmuslikes tingimustes.

Globaalne konkurents: Hiina, USA ja Euroopa

See arendus on rahvusvaheliselt väga konkurentsitihe. Ainuüksi Hiinas on praegu saadaval üle 100 erineva robotkäe mudeli. Paljusid neist arendavad idufirmad, mis keskenduvad tehisintellekti ja robootika kombineerimisele. USA on eriti tugev tarkvara ja riistvara integreerimises – Tesla on vaid üks näide; samuti edendavad massiliselt humanoidroboteid Boston Dynamics ja Agility Robotics.

Euroopal on erilised tugevused spetsialiseeritud robootikas, näiteks tööstusautomaatikas või kõrgtehnoloogilistes idufirmades, nagu Shadow Robot Ühendkuningriigis või Poweron Dresdenist. Saksamaa on tuntud ka täppismehaanika ja automatiseerimistehnoloogia poolest, mis on oluline konkurentsieelis.

Eetilised ja sotsiaalsed küsimused

Lisaks tehnoloogiale kerkivad esile põhimõttelised sotsiaalsed küsimused. Mida realistlikumaks ja võimsamaks robotid muutuvad, seda suuremaks muutub arendajate vastutus. Milliseid ülesandeid peaksid robotid tegelikult täitma? Kas nad peaksid asendama inimesi hoolduses või lihtsalt neid täiendama? Milline õigusraamistik on vajalik, kui robotid suhtlevad inimestega otse?

Lisaks on usalduse küsimus ülioluline. Inimesed peavad tundma end turvaliselt, kui robotkäed neid puudutavad või õrnu esemeid käsitsevad. Läbipaistvad standardid, sertifikaadid ja ohutusprotokollid on hädavajalikud.

Tulevikuväljavaated: Millal on läbimurre nähtav?

Robootika on viimastel aastatel teinud suuri edusamme, kuid järgmised kümme aastat võivad olla otsustavad. Eksperdid eeldavad, et tundlike kätega humanoidrobotid võetakse tehastes ja suurtes ladudes kasutusele vähem kui viie aasta pärast. Igapäevased rakendused, näiteks ostlemine või lastehoid, on veelgi kaugemal, kuid võivad saada reaalsuseks 2030. aastatel.

Käed on robotirevolutsiooni võti

Inimkond seisab silmitsi tehnoloogilise revolutsiooniga. Osavad robotid pole enam pelgalt ulmefilmide nägemused, vaid on arenemas käegakatsutavaks reaalsuseks. Üks on selge: ilma täpsete andurite ja tundliku juhtimisega käteta jääb tõelise igapäevase abilise visioon kättesaamatuks.

Rahvusvaheline võidujooks parima robotkäe nimel on täies hoos – ja see ei muuda mitte ainult turge, vaid ka seda, kuidas me ühiskonnana tehisintellekti ja masinatega suhtleme. Käest saab seega inimliku läheduse sümbol tehnoloogias, aga ka suurim väljakutse – muuta robotid tõeliselt inimlikuks.

Xpert.digital on sügavad teadmised erinevates tööstusharudes. See võimaldab meil välja töötada kohandatud strateegiad, mis on kohandatud teie konkreetse turusegmendi nõuetele ja väljakutsetele. Analüüsides pidevalt turusuundumusi ja jätkates tööstuse arengut, saame tegutseda ettenägelikkusega ja pakkuda uuenduslikke lahendusi. Kogemuste ja teadmiste kombinatsiooni abil genereerime lisaväärtust ja anname klientidele otsustava konkurentsieelise.

Lisateavet selle kohta siin:

• Kasutage Xpert.digital 5 -kordist kompetentsi ühes paketis – 500 €/kuus

Shadow Robot Company: teedrajav töö Suurbritanniast

Üks tuntumaid robotkätele spetsialiseerunud ettevõtteid on Londonis asuv Shadow Robot Company. Alates 1990. aastatest on see arendanud ülimalt keerukaid humanoidkäsi, mida kasutatakse arvukates uurimisprojektides ja laborites üle maailma.

Nende „Varjukätt“ peetakse üheks kõige funktsiooniderikkamaks robotkäeks läbi aegade. Sellel on üle 20 liikumisvabaduse astme ja hulgaliselt andureid, mis registreerivad survet, asendit ja jõudu. Käe eripäraks on see, et seda saab juhtida nii tehisintellekti abil autonoomselt kui ka kaugjuhtimise teel, näiteks meditsiinilistes rakendustes.

Näiteks saavad arstid teha operatsioone, mille käigus robotkäsi toimib nagu nende käeliigutuste täpne koopia. Kosmosereiside jaoks on Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) kasutanud Shadow Hand'i, et testida telepresentsi juhtimise katseid – see võimaldab astronautidel või isegi Maal asuvatel arstidel kosmoses masinaid juhtida ilma, et nad peaksid ise kohal olema.

Shadow Robot on suurepärane näide sellest, kuidas kõrgelt spetsialiseerunud ettevõtted saavad nišiteemale keskendudes aastakümneid globaalseteks turuliidriteks.

Festo: Inspiratsioon loodusest

Esslingenis asuv Saksa automatiseerimisspetsialist Festo on eriti tuntud oma bioonilise õppevõrgustiku poolest, mis ammutab tehnilisi lahendusi loodusest. Üks selle tuntumaid projekte on "BionicSoftHand" arendamine.

BionicSoftHand on valmistatud pehmetest materjalidest, mida liigutatakse pneumaatilise juhtimise abil. See jäljendab inimese haaret, kasutades õhurõhu abil juhitavaid tehiskõõluseid ja -lihaseid.

Eriline eelis: käsi saab paindlikult kohaneda erineva kujuga objektidega ilma keerukate arvutuste või täpse positsioneerimiseta. Näiteks kui robotkäsi haarab kokkuvolditud kilekotti, kohandub see automaatselt selle kujuga.

Seega annab Festo otsustava panuse pehmesse robootikasse ehk pehmesse biomimeetilisse robootikasse. BionicSoftHand demonstreerib, kuidas paindlikud materjalid muudavad robotid ohutumaks ja igapäevaseks kasutamiseks sobivamaks.

Toyota: Inimese ja roboti koostöö Jaapanis

Jaapanis edendab Toyota eriti humanoidrobotite arendamist. Autohiiglane näeb robotites potentsiaali mitte ainult tootmiskoormuse leevendamiseks, vaid ka ja ennekõike abiks vananevas ühiskonnas.

Toyota on projektiga „Inimese tugirobot” (HSR) välja töötanud platvormi, mis on loodud ratastoolis inimeste ja eakate abistamiseks nende igapäevaelus. Algselt keskenduti mobiilplatvormidele, kuid viimastel aastatel on kesksel kohal käte arendamine.

HSR-robotid vajavad käsi, mis suudavad haarata mitte ainult pudeleid või pulte, vaid ka täita õrnu ülesandeid, näiteks õhukeste ajalehtede üleskorjamist või riiete voltimist. Toyota tugineb robotkätele, millel on mitmekülgsed sõrmeliigutused ja tehisintellekti toetatud haaramisstrateegiad, mida õpitakse inimtegevuse jälgimise teel.

Toyota taotleb selget sotsiaalset kasu: robotid on mõeldud hooldajate koormuse leevendamiseks ja eakate inimeste iseseisva elu võimaldamiseks kauem.

Boston Dynamics: jõu ja tundlikkuse vahel

USA ettevõte Boston Dynamics on tuntud oma suurejooneliste robotite nagu Atlas ja Spot poolest. Seni on tähelepanu keskmes olnud liikuvus ja tasakaal. Kuid ilma käteta on humanoidrobotite, näiteks Atlase, tegevused piiratud.

Viimastel aastatel on Boston Dynamics üha enam töötanud selle nimel, et Atlas saaks lisaks jooksmisele ja hüppamisele ka keerukate objektidega manipuleerida. Sel eesmärgil testivad nad modulaarseid kätekontseptsioone, mida saab ülesande järgi vahetada.

Üks variant on mõeldud raskeks tööstuslikuks kasutamiseks, näiteks raskete kastide teisaldamiseks. Teine versioon on loodud täpsete ülesannete jaoks, näiteks tööriistade käsitsemiseks. Pikemas perspektiivis varustatakse Atlas täielikult funktsionaalsete humanoidsete kätega, mida tehisintellekt on treeninud esemeid haarama ja asetama "justkui möödaminnes" – sarnaselt inimesega, kes paneb juhuslikult tassi kohvi maha ilma sellele eriti mõtlemata.

Agility Robotics: Praktiline rakendus logistikakeskustes

Teine paljutõotav ettevõte on Agility Robotics. Nende humanoidrobot "Digit" töötati välja peamiselt lao logistika jaoks. Seal on robotid mõeldud mitte ainult kastide teisaldamiseks, vaid ka integreerimiseks olemasolevatesse töökeskkondadesse – mis omakorda nõuab käsi, mis suudavad käsitseda erineva kujuga esemeid.

Digitil on juba olemas elementaarsed haaratsid, mida plaanitakse järgmise paari aasta jooksul laiendada. Visiooni kohaselt võiks Digit täiendada logistikakeskuste, näiteks Amazoni või DHL-i keskuste tööjõudu, võttes tooteid riiulitelt, sorteerides neid ja pakendades ümber.

Sellistes olukordades pole robotkäed lihtsalt boonuseks, vaid kohustuslik nõue. Kaupade varieeruvus – habrastest klaaspudelitest mahukate pappkastideni – on tohutu väljakutse.

Meditsiinilised rakendused: robotkäed kirurgiliste assistentidena

Lisaks tööstusele ja igapäevaelule mängivad robotkäed üha suuremat rolli ka meditsiinis. Süsteemid nagu "Da Vinci kirurgiline robot" kasutavad juba mehaanilisi haaratseid, et kirurgid operatsioonide ajal abiks olla.

Tuleviku robotkäed võiksid selles valdkonnas palju enamat saavutada: nad saaksid palpeerida kudesid, asetada õrnu õmblusi või teha iseseisvalt operatsioone inimese järelevalve all. See nõuab täpsust ja osavust, mis ei jää inimkäele alla – mõnel juhul võib see olla isegi parem, näiteks tänu võimele teha mikroskoopilisi liigutusi, mida inimese närvisüsteem vaevu kontrollib.

Kosmosereisid: robotkäed abilistena kosmoses

Robotkäed võivad kosmosereisidel samuti ülioluliseks muutuda. Inimist astronaudid puutuvad missioonide ajal kokku füüsiliste ja ohutusalaste piirangutega. Tundlike kätega robotid võivad kosmoses satelliite remontida, kosmosejaamades katseid teha või teha inimestele riskantseid välitöid.

NASA ja ESA on varem katsetanud selliseid projekte nagu "Robonaut". See humanoidrobot oli varustatud kosmoses tööriistade käsitsemiseks kõrgelt arenenud kätega. Kuigi esimene praktiline rakendus polnud täiuslik, on suund selge: käed võimaldavad robotitel vaenulikes keskkondades tegutseda samamoodi nagu astronaudil.

Sotsiaalne mõju: töö, hooldus ja igapäevased abilised

Robotkäte levik tekitab uusi küsimusi, mis ulatuvad tehnoloogiast kaugemale. Kui robotid on varustatud tõeliste haardevõimetega, võiksid nad paljudes valdkondades töötajaid asendada. Logistikas ja tootmises võiks see terveid tööstusharusid ümber korraldada.

Hooldussektoris käib aga vastuoluline arutelu: kas robotkäed sobivad inimeste abistamiseks või isegi nende eest hoolitsemiseks? Kuigi mõned pooldajad näevad selles kergendust, kardavad kriitikud inimliku puudutuse kadumist.

Eramajapidamistes võivad robotkäed aga igapäevaseid toiminguid lihtsamaks muuta: alates elutoa koristamisest kuni toiduvalmistamise abistamiseni. Võimalused avanevad ka puuetega inimestele – robotid võiksid tegutseda isiklike abistajatena ja isegi täita peenmotoorikat lavtavaid ülesandeid.

Käed kui viimane samm tõelise roboti integreerimise suunas

Viimased aastad on näidanud, et robotjalad, liikuvus ja masinnägemine on teinud tohutuid edusamme. Kuid suurim saavutus on alles ees: toimivate ja osavate käte väljaarendamine.

Olgu selleks Tesla oma Optimusega, Shadow Robot oma tipptasemel käega või Festo oma loodusest inspireeritud pehme robootikaga – kõik need tõestavad, et käsi on robotirevolutsiooni võti. Seda läbimurret ootavad sellised turud nagu tööstus, meditsiin, lennundus ja tervishoid.

Robotkäsi on palju enamat kui lihtsalt tehniline detail. See on tõeline ühenduslüli inimeste ja masinate vahel – ning seega nii tehisintellektiga kaasnevate võimaluste kui ka vastutuse sümbol.

Ajal, mil ettevõtte digitaalne kohalolek otsustab oma edu üle, saab selle kohalolu kujundada autentselt, individuaalselt ja laialdaselt. Xpert.digital pakub uuenduslikku lahendust, mis positsioneerib end ristmikuna tööstusliku sõlmpunkti, ajaveebi ja brändi suursaadiku vahel. See ühendab kommunikatsiooni- ja müügikanalite eelised ühe platvormiga ning võimaldab avaldamist 18 erinevas keeles. Koostöö partnerportaalidega ja võimalus avaldada Google Newsile kaastööd ja umbes 8000 ajakirjaniku ja lugejaga pressi levitajat maksimeerivad sisu ulatust ja nähtavust. See kujutab endast olulist tegurit välise müügi ja turunduse (sümbolid).

Lisateavet selle kohta siin:

• Autentne. Individuaalselt. Globaalne: xpert.digitaalne strateegia teie ettevõtte jaoks

Sensoorne: tehiskäe närvisüsteem

Nagu inimese nahk, on ka robotkäsi varustatud tiheda andurite hulgaga. See niinimetatud haptiline sensoorne süsteem võimaldab tal tajuda kõige peenemaid erinevusi rõhus või pinnatekstuuris. Sel eesmärgil kombineeritakse mitut anduripõhimõtet:

• Jõuandurid: Need mõõdavad sõrmede või peopesade poolt objektile avaldatavat jõudu. Tüüpilised süsteemid kasutavad pingeandureid või piesoelemente.
• Mahtuvuslikud andurid: sarnaselt nutitelefoni puutetundliku ekraaniga registreerivad nad, kuidas elektriväljad materjaliga kokkupuutel muutuvad.
• Optilised puuteandurid: robotkäe nahk on valmistatud läbipaistvast materjalist. Selle all asub kaamera, mis jälgib materjali deformeerumist rõhu all. See võimaldab määrata objekti kuju ja tekstuuri.
• Temperatuuriandurid: neid kasutatakse termiliste omaduste tuvastamiseks. Näiteks suudab robot tuvastada, kas ta puudutab kuuma potti või külmunud veepudelit.
• Multimodaalne anduritehnoloogia: Kõige kaasaegsemad süsteemid ühendavad tehisnaha komposiidis mitmesuguseid tehnoloogiaid, luues omamoodi hajutatud taju, mis sarnaneb inimese komposiidimeelega.

Need andurid edastavad tohutul hulgal andmeid sekundis. Üks sõrm koos mitme rõhuanduriga genereerib sadu mõõtmisi – iga üksiku liigutuse kohta. Ilma keeruka tarkvarata oleksid need andmed praktiliselt kasutud.

Tehisintellekti meetodid tundliku haarde jaoks

Robotkäe juhtimine on äärmiselt keeruline ülesanne. Traditsiooniline programmeerimine jõuab kiiresti oma piirini, sest kõiki võimalikke stsenaariume – siledatest klaasidest ebakorrapäraste puuviljatükkideni – on võimatu täpselt ennustada –

Siin tulebki tänapäeval mängu tehisintellekt. Praegustes arengutes domineerivad kolm peamist meetodit:

1. Juhendatud õpe

Robotikäed "õpivad", jälgides inimeste liigutusi. Teadlased lasevad inimestel haarata konkreetseid objekte ja analüüsida sõrmede asendeid ning rakendatud jõude. Seejärel suunatakse need andmed närvivõrkudesse, mis õpivad sarnaseid liigutusi jäljendama.

2. Tugevdusõpe

Robotikäed proovivad simulatsioonis ja praktikas mitmesuguseid tegevusi ning neid optimeeritakse tasustamisstrateegia alusel. Näiteks kui haaramisliigutus tõstab klaasi edukalt üles, saab süsteem positiivset tagasisidet. Kui objekt libiseb välja või purustatakse, antakse negatiivne tagasiside. Miljonite selliste treeningtsüklite abil arendab tehisintellekt välja strateegiaid, mis toimivad kindlalt ja usaldusväärselt.

3. Simulatsioonilt reaalsele ülekanne

Peamine probleem on see, et robotid õpivad reaalsuses palju aeglasemalt kui arvutisimulatsioonides. Seetõttu treenitakse tänapäevaseid süsteeme esmalt virtuaalselt, kasutades väga realistlikke füüsilisi simulatsioone. See võimaldab robotkäe mudelil "õppida" haarama objektidelt miljoneid veinisorte vaid mõne päevaga. Õpitud teavet rakendatakse hiljem reaalses riistvaras ja seda täiendatakse edasise peenhäälestamise teel.

Juhtimisarhitektuur: andurist sõrmeni

Robotkäe funktsionaalsust saab laias laastus jagada kolmeks tasemeks:

1. Anduri sisend: puutetundlike andurite, kaamerate ja jõumõõturite signaalid sisenevad juhtimissüsteemi.
2. Tõlgendamine: tehisintellekti algoritmid töötlevad mõõtmisandmeid ja tõlgivad need "haaravateks otsusteks". Näiteks õrn surve kahe sõrmega või täielik käehaare.
3. Mootori väljund: mikroservomootorid, hüdraulilised süsteemid või pneumaatilised lihased teisendavad otsused otse liigutusteks.

Äärmiselt madal latentsusaeg on siinkohal ülioluline. Kui käsi reageerib liiga hilja, libiseb objekt sõrmede vahelt. Seetõttu töötavad tänapäevased süsteemid millisekundite vahemikus olevate reageerimisaegadega.

Kõva ja pehme robootika erinevused

Kuigi klassikalised robotkäed koosnevad metallelementidest ja elektrimootoritest, on pehme robootika üha enam esile kerkinud.

• Jäiga raamiga käed: need on vastupidavad, täpsed ja sobivad raskete koormate jaoks. Nende nõrkuseks on raskused keeruka kujuga esemete õrnal haaramisel. Tüüpilisteks rakendusteks on tööstuslikud käed või tootmisrobotid.
• Pehmed robotkäed: need on valmistatud elastsetest materjalidest, näiteks silikoonist või hüdrogeelist. Need kohanduvad paindlikult objekti kujuga, kuid on sageli vähem vastupidavad. Nende eeliseks on ohutus – need sobivad paremini inimestega kokkupuutumiseks.

Tulevikuvisioonid tuginevad hübriidsüsteemidele, mis ühendavad endas parima mõlemast maailmast: kõva mehaanika võimsuse ja täpsuse pehme robootika paindlikkuse ja kohanemisvõimega.

Energiaküsimus: elektrienergia tarbimine ja autonoomsus

Paljude robotkäte alahinnatud probleem on nende energiatarve. Tundlikud andurid ja pidev andmetöötlus vajavad suures koguses energiat. Lisaks sellele on vaja elektrimootoriid ja pumpsüsteeme, mis liikumist juhivad.

Energiatõhusus on mobiilrobotite puhul ülioluline, kuna akud võimaldavad piiratud tööaega. Seetõttu töötavad arendajad kütusesäästlikumate mootorite, optimeeritud tarkvara ja uute energiaallikate, näiteks miniatuursete kütuseelementide kallal.

Uus uurimisvaldkond on energiaautonoomsete andurite nahade uurimine, mis genereerivad osa oma energiast deformatsiooni või temperatuurierinevuste kaudu.

Kohandatavad haaramisstrateegiad

Tõeline kunst ei peitu aga mitte ainult käe loomises, vaid selle võimalikult mitmekülgses kasutamises. Tulevikukindlatel süsteemidel on haardemustrite kogu.

Seega käsi teab:

• Pintseti käepide peente esemete, näiteks nõelte või müntide jaoks.
• Elektriline käepide raskete ja suuremate esemete jaoks.
• Silindriline käepide pudelitele või batoonidele.
• Adaptiivne lame käepide lamedate esemete, näiteks taldrikute jaoks.

Tehisintellekt otsustab reaalajas, milline muster kõige paremini toimib. Kogemus mängib siin rolli: pärast 100 korda kokkuvolditud plastpudeli haaramist suudab robot usaldusväärselt otsustada, milline strateegia toimib isegi 101. katsel – sarnaselt sellele, kuidas inimene harjumusest tegutseb.

Ohutus: Kui robotid puudutavad inimesi

Kõikides olukordades, kus robotid ja inimesed suhtlevad, on ohutus esmatähtis. Robotikäed peavad olema mitte ainult osavad, vaid ka täiesti töökindlad. Keegi ei taha, et masin teda kogemata liiga kõvasti pigistaks.

Seepärast loodavadki arendajad jõu piiravatele süsteemidele: kui takistus on liiga tugev, annab käsi kohe järele. Sisse on ehitatud ka redundantsed elemendid – kui tarkvara peaks rikki minema, tagavad mehaanikud loomuliku järgimise.

Tulevikus on tõenäoliselt vaja selliseid standardeid nagu omamoodi „robotite ülevaatus kätele“, et neid igapäevaelus kasutada saaks.

Tehniline põhjalik uuring

See, mida inimkäsi on miljonite aastate pikkuse evolutsiooni jooksul õppinud, on sajandi tehnoloogiline projekt. Tänapäeva robotkäed on aga arenenumad kui kunagi varem – tänu keerukatele anduritele, adaptiivsele tehisintellektile, pehmele robootikale ja ülitäpsele juhtimisele.

Lähiaastad määravad, kas hüpe teadusuuringutest massiturule õnnestub. On mõeldav, et robotkätest saab võtmetehnoloogia nagu nutitelefonidest või tööstusrobotitest – nähtamatud, kuid kõikjal levinud.

☑️ VKE tugi strateegia, nõuannete, planeerimise ja rakendamise alal

☑️ digitaalse strateegia loomine või ümberpaigutamine ja digiteerimine

☑️ Rahvusvaheliste müügiprotsesside laiendamine ja optimeerimine

☑️ Globaalsed ja digitaalsed B2B kauplemisplatvormid

☑️ teerajaja ettevõtluse arendamine

 

Aitan teid hea meelega isikliku konsultandina.

Võite minuga ühendust võtta, täites alloleva kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) .

Ootan meie ühist projekti.

 

 

Xpert.digital on tööstuse keskus, mille fookus, digiteerimine, masinaehitus, logistika/intralogistics ja fotogalvaanilised ained.

Oma 360 ° ettevõtluse arendamise lahendusega toetame hästi tuntud ettevõtteid uuest äritegevusest pärast müüki.

Turuluure, hammastamine, turunduse automatiseerimine, sisu arendamine, PR, postkampaaniad, isikupärastatud sotsiaalmeedia ja plii turgutamine on osa meie digitaalsetest tööriistadest.

Lisateavet leiate aadressilt: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus