Создано немало моделей роботов, которые имитируют движения и действия людей. Сейчас появилось следующее поколение роботов, способных самостоятельно учиться движениям и обращению с предметами.

Компания Festo разработала гибкую роботизированную руку BionicSoftHand, которая использует искусственный интеллект, чтобы определить, как манипулировать предметом пальцами.

Такая технология самообучения должна оказаться жизненно важной для создания роботов, способных самостоятельно научиться выполнять задачи на рабочем месте, дома и в любом окружении.

Студенты Университета Антверпена, расположенного в Бельгии, разработали роботизированную руку, которая может переводить речь в жесты. Своё изобретение, названное ASLAN (Antwerp’s Sign Language Actuating Node), молодые учёные адресовали слабослышащим и глухим людям, а спонсором разработки выступил Европейский институт отоларингологии.

Конечно, на данном этапе ASLAN не в состоянии заменить сурдопереводчика, но это и не является целью проекта. Авторы позиционируют его как вспомогательное средство, которое окажется полезным в тех случаях, когда возможность воспользоваться услугами профессионала, владеющего языком жестов, отсутствует. Устанавливать роботизированную руку-переводчика можно, к примеру, в залах суда или учебных аудиториях.

Первый прототип ASLAN состоит из 25 напечатанных на 3D-принтере деталей, 16 сервомоторов, 3 контроллеров и Arduino-совместимой платы. На его сборку было потрачено порядка 10 часов, тогда как разработка длилась целых три года. Быстрота изготовления и доступность компонентов особенно важны, ведь в будущем изобретатели хотят сделать свой проект открытым, чтобы любая желающая компания могла наладить массовый выпуск подобного оборудования.

Но, несмотря на достигнутый результат, работа над ASLAN ещё далека от завершения. Следующим этапом его развития предполагается добавление второй руки для повышения скорости общения и внедрение возможности обучать робота новым жестам посредством веб-камеры.

Международная космическая станция (МКС) является полигоном для испытаний новых технологий и научных экспериментов. Как стало известно агентству ТАСС, ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) планирует провести здесь эксперимент «Захват-Э», включающий испытание руки-манипулятора для будущего робота — помощника космонавтов.

«Точная дата проведения эксперимента пока не установлена. Это связано с тем, что российский сегмент МКС ещё не до конца развёрнут: ожидается выведение лабораторного модуля „Наука“, на котором будет проводиться эксперимент», — сообщили в пресс-службе ЦНИИ РТК.

Отправка на орбиту многофункционального лабораторного модуля (МЛМ «Наука») планируется в конце 2017 года. Затем космический грузовик «Прогресс» доставит на МКС руку-манипулятор (специализированную манипуляционную систему), которую здесь установит более мощный европейский манипулятор ERA (European Robotic Arm), способный перемещать груз весом до 8 тн.

В ходе эксперимента космонавт будет управлять рукой-манипулятором с помощью ноутбука, находясь внутри МКС. Рука-манипулятор будет производить захват имитатора поручня с помощью специального устройства. Сила и качество захвата будет контролироваться благодаря обратной связи. Всего запланировано 30 сеансов работы с манипулятором. После завершения эксперимента на Землю вернут часть оборудования: один шарнир, автоматическое захватное устройство и имитатор поручня, чтобы оценить влияние открытого космоса на механические узлы. 

Рука-манипулятор станет частью проекта «Косморобот», над которым работают ЦНИИ РТК, РКК «Энергия» и НПО «Андроидная техника». «Косморобот» должен стать помощником для космонавтов при работе на внешней поверхности космических аппаратов и при выходе в открытый космос. Он будет без проблем перемещаться по внешней поверхности станции, переносить грузы до 200 кг и помогать космонавтам.

Бионический протез LUKE (Life Under Kinetic Evolution) в виде искусственной руки, созданный научно-исследовательской компанией DEKA, президентом которой является изобретатель самобалансирующегося самоката Segway Дин Кеймен (Dean Kamen), готов выйти на рынок. Поддержку проекту оказывает агентство DARPA, а реализацией его как коммерческого продукта занимается производитель медицинского оборудования Mobius Bionics. Поставки запланированы на конец 2016 года, говорится в официальном пресс-релизе, в котором также сообщается, что запуску LUKE предшествовали свыше 10 000 часов испытаний, и в них приняли участие порядка ста человек с ампутированными конечностями.

Reuters/DARPA/Handout

Основу принципа работы LUKE, заключающегося в управлении протезом при помощи сигналов от мышц, составляют датчики регистрации их электрической активности (электромиограммы), а также инерциальные датчики и система обратной связи для передачи информации о силе захвата. Как утверждают в Mobius Bionics, от прежних разработок в данной области LUKE отличается высокоподвижным плечевым суставом, позволяющим поднимать руку над головой или заводить её за спину; достаточной силой локтевого «сустава», чтобы переставить пакет с продуктами с пола на стол; а также настолько высокой точностью движений искусственного запястья, что пациент оказывается способен держать стакан над головой или на уровне талии, не проливая воду из него.

Mobius Bionics

Сообщается, что LUKE будет доступен в нескольких конфигурациях, адаптированных для лиц с ампутацией на уровне плечевого сустава или на уровне предплечья. Информации о стоимости протеза пока нет, но вряд ли она будет низкой. По неофициальным данным, цена может достигать $100 000.

Тремор рук у страдающих болезнью Паркинсона доставляет серьёзный дискомфорт в повседневной жизни. Однако непроизвольное дрожание верхних конечностей, лишающее человека возможности нормально чувствовать себя в быту и являться полноценным членом социума, хоть и невозможно излечить лекарственными препаратами, но можно «заглушить»  в том числе и немедикаментозно при помощи специальных гаджетов. 

В новостной ленте 3DNews уже публиковались материалы о технологичной виброручке ARC, которая за счёт нескольких встроенных миниатюрных моторчиков с высокой частотой вибрации помогает пациентам с болезнью Паркинсона вернуть способность разборчиво писать от руки.

Нарушение работы моторной системы из-за необратимой деградации нейронов, рано или поздно проявляющееся у людей с диагнозом «болезнь Паркинсона», пытается свести к минимуму и набирающая популярность носимая электроника. А перчатки под названием GyroGlove, о которых пойдёт речь ниже, кажутся одной из наиболее перспективных в указанном направлении разработок. 

icah.org.uk

GyroGlove, созданные студентом-медиком Фаи Онгом (Faii Ong), оснащаются механическими гироскопами на управляемом подвесе. Оставаясь благодаря особенностям конструкции в вертикальном положении подобно волчку и сохраняя угловой момент, гироскопы компенсируют непроизвольное колебание пальцев рук в пространстве и уменьшают интенсивность тремора на 90 %. 

Команда разработчиков из одноимённого стартапа GyroGlove объявила, что их «антипаркинсонные» перчатки уже в ближайшее время начнут изготавливаться серийно и поступят в свободную продажу. Стоимость устройства, на которое возлагают большие надежды, будет находиться в диапазоне от $570 до $860 в зависимости от модификации.

Первые испытания GyroGlove показали их чрезвычайно высокую эффективность и возможность быстрой адаптации пациента к весьма необычным ощущениям: движение пальцев рук в перчатках словно замедлялось, будто вы погрузили их в вязкую жидкость. Правда, есть и недостатки: гаджет издаёт сильный шум во время работы, который разработчики намерены устранить в будущем, и обладает внушительными габаритными размерами.

www.youtube.com

www.youtube.com

Начало продаж GyroGlove в Великобритании намечено на сентябрь этого года.

В Томском политехническом университете разработана роботизированная рука, которая, как ожидается, сможет найти самое широкое применение — от медицины до космической отрасли.

Манипулятор способен повторять любые движения человека. Система состоит из двух основных частей: это созданная с помощью 3D-принтера роборука с управляющими приводами и перчатка с набором сенсоров. Обмен данными между ними осуществляется через беспроводное соединение. Манипулятор, как утверждается, воспроизводит малейшие движения человеческой руки, на которую надета перчатка.

Изначально манипулятор создавался по инициативе Роскосмоса для использования на МКС. Установленный на внешней стороне борта корабля, он позволит экипажу производить ремонт, не выходя в открытый космос.

Кроме того, роборука может использоваться как тренажёр для пациентов, которым необходимо восстанавливать мышечную активность после инсульта или операции. В этом случае если перчатку надеть на здоровую руку, а на больную сделать накладку, то, повторяя движение одной руки, манипулятор будет помогать растягивать мышцы и восстанавливать их тонус на другой.

Наконец, манипулятор может быть востребован на различных предприятиях, где необходимо выполнять те или иные работы в труднодоступных местах или на объектах с повышенной опасностью. 

Авторы британского стартапа Open Bionics, занимающегося вопросом протезирования детей, решили приложить все усилия, чтобы сделать и без того нерадостную жизнь лишившегося конечностей ребёнка более яркой. Наиболее оригинальной специалистам c Туманного Альбиона показалась идея преобразования стилистической составляющей протезов, которые, несмотря даже на продвинутую функциональность и сочетание передовых технологий, вряд ли можно назвать эстетически привлекательными конструкциями.

Помочь с реализацией задуманного взялась компания Disney, которая в тандеме с Open Bionics намерена в скором времени представить плоды совместного труда. Конечной целью проекта является изготовление с задействованием 3D-печатающих устройств недорогих протезов рук, которые бы внешне являлись копией того же манипулятора костюма «Железного человека», конечности мультипликационной героини по имени Эльза (Elsa) из «Холодного сердца» или, скажем, напоминали бы руку с лазерным мечом, который использовали джедаи и ситхи в «Звёздных войнах».

www.icollector.com

Стоит отметить, что Disney со своей стороны не только оказала финансовую поддержку стартапу в размере $120 тыс., но и посодействовала в рамках программы Techstars Accelerator, безвозмездно предоставив лицензию на производство протезов в виде конечностей персонажей анимационных картин и кинолент. Проектируемые протезы получат и несколько дополнительных, в сравнении с их классическими аналогами, опций. Так, к примеру, обратная связь даст возможность понять ребёнку, что чувствовал «Железный человек», выпуская из ладони мощный заряд энергии по неприятелям, а также осуществлять на основе возникающей при тактильной отдаче реакции тщательную настройку протеза.      

«Потенциал подобного рода протезирования заключается в следующем: стилизованному под руку популярного диснеевского персонажа протезу под силу изменить реакцию современного общества. И вместо зачастую неудобного и даже больного для человека с искусственной рукой вопроса о том, где он потерял конечность, собеседник бы интересовался функциональными особенностями «роботизированной руки», ощущениями от обладания столь необычным протезом», — рассказал в интервью журналистам The Independent генеральный директор Open Bionics. 

www.hypable.com

«То, что прежде казалось их самым уязвимым местом и слабостью, теперь будет воспринято как их сильная сторона. Это действительно умный способ расширить возможности детей», — подытожил руководитель Open Bionics Джоел Гиббард (Joel Gibbard).  

Усовершенствованная роботизированная рука, подключённая напрямую в мозг, успешно выдержала испытания, позволяя парализованному человеку «чувствовать» касание пальцами.

DARPA

Роботизированная рука, разработанная лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса, является частью исследовательского проекта по созданию усовершенствованных заменителей конечностей, финансируемого агентством передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) министерства обороны США.

28-летнему мужчине, который был парализован в течение более чем десяти лет после травмы спинного мозга, были подсоединены электроды от роботизированной руки к сенсорной и моторной зонам коры головного мозга. В руке были установлены сенсорные датчики. Это позволило ему определять, какого из пальцев коснулись с почти 100 % точностью.

Участвовавшему в испытаниях мужчине завязали глаза повязкой. Несмотря на это, он точно указывал, какого из пальцев касались. Он также определил, когда исследователи попытались его обмануть, коснувшись не одного, а сразу двух пальцев руки.

DARPA

«Протезы конечностей, управляемые с помощью мысли, подают большие надежды. Но без обратной связи с помощью сигналов, проходящих назад к мозгу, будет трудно достичь того уровня контроля, который необходим для выполнения точных движений», — заявил руководитель программы DARPA доктор Джастин Санчес (Justin Sanchez). Новая технология была представлена 10 сентября на форуме Wait, What? A Future Technology Forum, организованном DARPA.

Ранее в этом году исследователи из Австрии создали протез ноги с шестью сенсорами в основании конечности, соединёнными с нервными окончаниями в культе человека. Вместо непосредственного подключения к головному мозгу, в этом случае протез был соединён с нервными окончаниями в здоровой ткани бедра пациента.

Современные темпы развития науки позволили человечеству значительным образом облегчить своё существование и поспособствовали увеличению средней продолжительности жизни. Однако побороть некоторые заболевания, увы, не под силу даже теперешней медицине. Тем не менее, помочь справиться с проявляющимися при этом симптомами могут как носимые устройства, так и специальные гаджеты, список которых пополнился пишущей ручкой под названием ARC.

Концепт серийной версии ручки ARC

ARC — это совместный проект команды студентов Имперского колледжа Лондона и Британского королевского колледжа искусств, который позволит вернуть разборчивый почерк людям с диагнозом «болезнь Паркинсона». Данное неврологическое заболевание, диагностированное ещё пару столетий назад, по-прежнему считается неизлечимым. Существуют эффективные методы замедления развития болезни, приводящей к нарушения работы моторной системы из-за необратимой деградации нейронов. Одним из симптомов болезни Паркинсона является тремор конечностей, вследствие чего пациент в конце концов теряет способность писать из-за сильного дрожания рук. Разобрать в таком случае его текст становится практически невозможно.

Технологичная ручка ARC способна частично решить данную проблему благодаря использованию в конструкции нескольких миниатюрных моторчиков с высокой частотой вибрации. Это позволяет компенсировать непроизвольное движение руки и стимулировать группу мышц, сглаживая тем самым почерк страдающего от болезни Паркинсона, и облегчить процесс скольжения наконечника стержня по бумаге.

В ходе испытания, для которых было задействовано 18 человек, выяснилось, что качественные изменения почерка — увеличение размера и чёткости контуров букв —  наблюдались в 86 % случаев. Использование ARC возвращало больным их почерк, делая рукописный текст понятным и разборчивым. Так называемый «пост-эффект» от ручки длился до 10 минут после отключения моторчиков.

Разработчики уверены, что их устройство поможет не одному десятку или даже сотне людей вернуть хотя бы часть той полноценной жизни, которая у них была до проявления первых признаков тремора. В ближайшее время ARC попытается найти финансирование для серийного изготовления ручки с помощью краудфандинговых площадок Kickstarter или Indiegogo. 

Инженеры Саарского университета разработали искусственную руку и оснастили её мускулатурой, сделанной из так называемых проводников с «памятью формы». Новая технология, уверяют создатели, открывает путь к производству гибких и лёгких рук для роботов, которые смогут работать в промышленных приложениях, а также инновационных протезов.

University of Saarland

Волокна мускулов состоят из пучков сверхтонких проводников (с диаметром человеческого волоса), выполненных из сплава никеля и титана. Искусственная рука умеет воспроизводить очень точные движения. В отличие от традиционных подходов, которые интегрируют различные сложные приводы и механизмы, технология SMA-волокон (SMA — Shape-memory alloy) позволяет создавать лёгкие искусственные руки, которые работают практически бесшумно и при этом являются дешёвыми в производстве.

University of Saarland

Принцип работы новинки весьма прост. SMA-волокна, как и наша мускулатура, «умеют» сокращаться и расслабляться. При прохождении по такому волокну электрического тока, оно быстро нагревается, что приводит к изменению его структуры и вызывает сокращение мускул. Охлаждение и соответствующее «расслабление» также проходит почти мгновенно благодаря тому, что пучки волокон имеют достаточную площадь для быстрого рассеивания тепла. Исследователи позаимствовали структуру мускулатуры человека, группируя волокна в пучки, которые имитируют мышечные волокна. Такая искусственная мускулатура умеет очень быстро сокращаться и расслабляться, обладая при этом высокой прочностью на разрыв. Интересно также отметить, что встраивать датчики нет необходимости, так как материал волокон сам по себе имеет сенсорные свойства.

Прототип изобретения будет показан на выставке Hannover Messe, которая пройдёт с 13 по 17 апреля в Выставочном центре Ганновера. 

Японская компания Exiii продемонстрировала миоэлектрический протез руки Handiii, стоимость которого составляет только около $300, что немного для подобных изделий.

Секрет относительно небольшой цены заключается в том, что многие элементы протеза изготавливаются методом 3D-печати. Кроме того, разработчики отказались от применения части электронных компонентов, возложив функции «мозгового центра» на сопутствующее мобильное устройство — скажем, смартфон или планшет.

В протез встроены специальные сенсоры для снятия электромиограммы — электрической активности мышц ампутированной конечности. Данные по беспроводной связи передаются на смартфон, где обрабатываются в специальном приложении. Далее команды отсылаются обратно на искусственную руку и приводят в действие электрические сервоприводы. В результате протез выполняет ту или иную операцию.

Отмечается, что в зависимости от полученных инструкций Handiii может выполнять действия отдельными пальцами или всей роботизированной кистью. На каркас руки могут быть установлены какие-либо инструменты для выполнения специфичных задач. Применение технологии 3D-печати позволяет без проблем воссоздать повреждённый элемент конструкции или изготовить для установки на протез деталь нестандартного дизайна.

Вот как протез Handiii выглядит в действии: 

В Университете Джонса Хопкинса (США) проведена уникальная операция: впервые пациент с ампутированными на уровне плеч руками смог одновременно управлять двумя роботизированными конечностями.

Лес Боу (Les Baugh) из Колорадо потерял обе руки ещё в 70-х годах в результате серьёзной травмы электрическим током. Теперь, спустя четыре десятилетия, он получил возможность самостоятельно брать предметы и выполнять несложные действия.

Операция потребовала восстановления нарушенной иннервации хирургическими методами. Затем в течение определённого времени господин Боу проходил реабилитацию и тренировку на специальном компьютерном симуляторе, который, реагируя на сигналы от сохранившихся нервов, позволял управлять виртуальными протезами на мониторе. После этого наступил решающий этап — использование высокотехнологичных моторизованных конечностей, полностью заменяющих руки.

Уже сейчас при помощи «силы мысли» Лес Боу может выполнять такие действия, как захват и перемещение определённых предметов (см. видео). При этом протезы обеспечивают большое количество степеней свободы. Учёные надеются, что с течением времени пациент сможет осуществлять гораздо более сложные действия и более точно управлять роботизированными кистями и пальцами. 

Компания Oculus VR, разработчик нашумевшего шлема виртуальной реальности Oculus Rift, объявила о приобретении небольшой фирмы Nimble VR.

Стартап Nimble VR, сформированный в 2012 году, проектирует устройство под названием Nimble Sense. Оно призвано привнести в виртуальный мир интуитивно понятное и удобное управление при помощи рук. Работает система следующим образом: небольшой блок, закрепляющийся на шлеме виртуальной реальности, при помощи инфракрасной камеры и инфракрасного лазерного детектора отслеживает движения кистей пользователя. На основе полученных данных строится скелетная модель, которая при помощи специального программного обеспечения преобразовывается в изображение рук в виртуальном пространстве.

В результате пользователь в шлеме видит виртуальные ладони и пальцы, которые в точности повторяют движения его рук в реальном мире. Это открывает совершенно новые возможности для взаимодействия с отображающимися трёхмерными объектами и компьютерными персонажами.

В текущей версии Nimble Sense может распознавать движения с расстояния от 10 до 70 см, а угол поля зрения датчиков составляет 110 градусов по вертикали и горизонтали. Частота опроса — 45 Гц.

По всей видимости, Oculus VR интегрирует систему Nimble Sense в следующую версию своего шлема. Уже в существующем виде модуль Nimble Sense имеет небольшие размеры, поэтому интеграция необходимых компонентов в Oculus Rift не сильно скажется на массогабаритных характеристиках устройства.

Любопытно, что сбор средств на претворение проекта Nimble Sense в жизнь был начат на площадке Kickstarter: разработчикам удалось привлечь $135 тыс. вместо заявленных $62,5 тыс. Но после покупки Nimble VR компанией Oculus VR финансирование проекта было остановлено. 

Роботизированная рука, сделанная из самых современных материалов методом 3D-печати, вызывает восхищение сконструировавшими её учёными. А вот аналогичная рука, основой для которой послужил конструктор LEGO, больше ориентирована на развлекательную и юмористическую составляющие, хотя и способна выполнять базовый набор действий и движений.

Автором необычного творения, состоящего из деталей конструктора, стал Диаво Вольтажио (Diavo Voltaggio). Правда, в качестве материала им были использованы не части из LEGO-игрушек, которые можно приобрести в «Детском мире», а фирменный набор для инженеров-энтузиастов под названием LEGO Mindstorms EV3. Такие наборы весьма популярны у любителей создавать простые роботизированные механизмы собственными силами.

Автор назвал своё детище киборг-конечностью «Mark VI». Индекс в наименовании был выбран не случайно. По счёту это уже шестая модель роботизированной руки, которую господин Вольтажио изготовил за последний год. Логично предположить, что именно проект Mark VI является самым совершенным с технической точки зрения — более крепким и надёжным, чем прежние искусственные LEGO-руки, но, в то же время, гораздо тяжелее из-за большей массы аккумулятора и дополнительных приспособлений привода.

Чего может не хватать такой роботизированной перчатке-манипулятору, как RoboGlove? Точности позиционирования, удобства при использовании или простоты конструкции? По мнению учёных из Массачусетского технологического института (MIT), обычному человеку для выполнения сложных операций или людям, имеющим ограниченные физические способности, не хватает двух дополнительных искусственных пальцев.

Множество даже простых повседневных манипуляций затруднительно выполнить, не задействовав вторую свободную руку. Специалисты из MIT, поразмыслив над данным недостатком человеческого организма, создали конструкцию-перчатку с двумя отдельными длинными манипуляторами-пальцами. Простым примером их использования может служить перемешивание сахара в очень горячей чашке кофе: оба искусственных пальца будут надёжно фиксировать на весу саму чашку, а ваша кисть и пальцы руки останутся свободными для придания напитку сладкого привкуса.

www.bbc.co.uk

Принятое за основу инженерами из Массачусетса решение под названием « supernumerary robotic fingers» способно значительным образом расширить функциональность и количество доступных операций, которые выполняет человек при помощи лишь одной руки.

Ниже представлен наглядный видеоматериал, смонтированный авторами необычного устройства: 

Принцип управления двумя новыми роботизированными пальцами базируется на встроенных датчиках внутри перчатки, передающих сигнал на основании текущего положения пальцев человека. Каждое их движение — это простое сочетание сигналов-комбинаций. Учёные приняли за основу механизм, при котором позиционирование в пространстве двух дополнительных манипуляторов будет сопоставляться с размещением настоящих пальцев в перчатке. При понимании алгоритма и должной сноровке владелец манипулятора быстро научится справляться с перемещением громоздких или горячих предметов при помощи одной руки.

Если обычному человеку подобное преимущество и не кажется слишком востребованным в повседневной жизни, то для людей, чьи возможности лимитированы болезнью или последствием травм, а также работникам производственных линий, манипулятор может стать незаменимым помощником. 

www.dailymail.co.uk

На данном этапе созданный в MIT роботизированный механизм с двумя вспомогательными пальцами хотя и кажется вполне перспективным устройством, но всё же носит больше научно-теоретический характер. Скорее всего, текущий проект так и останется в виде прототипа, однако заложенные в него решения и сама концепция в дальнейшем могут стать базой для развития современных протезов и манипуляторов.