Ученые напечатали на 3D-принтере руку, которая умеет играть на фортепиано

Рука робота, разработанная инженерами Кембриджского университета, имитировала все кости и связки — за исключением мышц и сухожилий — человеческой ладони. Это не позволяло пальцам руки двигаться независимо друг от друга. Несмотря на это, робот все же смог продемонстрировать разные стили игры на клавишах — стаккато и легато. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Robotics, могут помочь в разработке последующих роботов, которые будут способны на более естественные движения, затрачивая при этом минимальное количество энергии. 

Сложные действия, связанные с движением животных и машин, становятся результатом взаимодействия между мозгом (или контроллером), окружающей средой и телом. Механические свойства и конструкция систем важны для разумного функционирования и помогают животным и машинам перемещаться сложным образом, не тратя энергию впустую.

«Мы можем использовать пассивность для достижения широкого диапазона движений роботов: например, при ходьбе, плавании или полете. Продуманная механическая конструкция позволяет достичь максимальной дальности движения при минимальных затратах на управление: в своей работе мы хотели увидеть, какое число вариативных движений мы сможем получить с помощью только одной механики», — рассказывает сотрудник Кембриджа и ведущий автор исследования Джози Хьюз (Josie Hughes). 

Устройство человеческой руки невероятно сложное, поэтому ее воссоздание у робота ставит перед инженерами серьезную задачу. Большинство современных продвинутых роботов не способны решать задачи, которые даже маленькие дети могут с легкостью выполнять.

Робота «научили» играть на клавишах, обратив внимание на то, как механика, свойства материала, окружающая среда и работа запястья влияют на динамическую модель руки. Исследователи запрограммировали робота воспроизводить несколько коротких музыкальных мелодий в разном стиле и темпе. По словам инженеров, даже по результатам этих базовых тестов ученые получат довольно сложное поведение для робота.

«Основная цель этого проекта — понимание встроенного интеллекта, то есть интеллекта в нашем механическом теле. Кости, связки и кожа функционируют даже без активного контроля со стороны мозга. Используя современную технологию трехмерной печати, теперь мы можем исследовать важность этих органов и инструментов в отрыве от активного контроля, что невозможно сделать с людьми, играющими на пианино, поскольку мозг человека нельзя «отключить», в отличие от робота. Именно игру на пианино мы считаем идеальным тестом этих пассивных систем, так как это сложная и тонкая задача, требующая значительного диапазона поведения для достижения разных стилей игры», — утверждают ученые.

По их словам, результаты исследования помогут в решении более сложных задач: например, в разработке роботов, которые могут проводить хирургические операции или обрабатывать хрупкие предметы.