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Günstigere Gelenke und Ziffern bringen die Roboterrevolution näher
Der humanoide Roboter Atlas, der letztes Jahr von Boston Dynamics, einem später von Google übernommenen Unternehmen, vorgestellt wurde, ist ein Wunder. Es kann über Trümmer klettern und Elektrowerkzeuge bedienen. Aber diese Fähigkeiten sind nicht billig. Atlas hat einen Preis von weit über einer Million Dollar und verbraucht im Betrieb etwa 15 Kilowatt Strom, was für seinen Besitzer hohe Stromrechnungen bedeutet und seine Praktikabilität einschränkt. Das reicht aus, um einen kleinen Stadtblock mit Strom zu versorgen, sagt Alexander Kernbaum, Forschungsingenieur beim gemeinnützigen Forschungsinstitut SRI International . Um wirklich praktisch zu sein, muss Atlas um ein Vielfaches effizienter sein.
Helfende Hand : Eine neue Art von elektrostatischer Kupplung von SRI macht dieses Design etwa 10-mal billiger als frühere Roboterhände, die 35.000 US-Dollar oder mehr kosten könnten.
Kernbaum ist Teil eines Teams am SRI, das vor kurzem im Rahmen eines Vertrags mit der DARPA, der Forschungsagentur des Pentagon (Atlas selbst wurde mit DARPA-Mitteln gebaut) begonnen hat, an diesem Problem zu arbeiten. Das Team hat sich zum Ziel gesetzt, das Design des Roboters zu überdenken, um seine Fähigkeiten zu erhalten, aber seinen Stromverbrauch um mindestens das 20-fache zu reduzieren, sodass er einem Mikrowellenherd gleichkommt.
SRI wird nicht darüber sprechen, wie das geschehen soll. Der allgemeine Ansatz besteht jedoch darin, die leistungshungrige Hydraulik, die die Gelenke von Atlas bewegt, durch eine geringere Anzahl leichterer, effizienterer und billigerer elektrischer Komponenten zu ersetzen, die dasselbe erreichen können.
Das Überdenken der Komponenten, die in fortschrittlichen Prototypen wie Atlas verwendet werden, um Kosten und Stromverbrauch zu senken, ist zu einem wichtigen Schwerpunkt in der Robotikforschung geworden, da Ingenieure versuchen, diese Maschinen endlich aus dem Labor zu entlassen, sagt Rich Mahoney, SRI-Direktor für Robotik. Wir haben Dinge, die überdimensioniert sind, weil es keine Impulse für niedrige Kosten und gutes Design gegeben hat, sagt er.
Lange Zeit konzentrierten sich Forscher darauf, einfache grundlegende Fragen zu beantworten, ob funktionierende, agile Humanoide gebaut werden könnten, sagt Mahoney. Wir waren in der Domäne „Ist das möglich?“ Er sagt, diese Frage sei nun beantwortet, also ist es an der Zeit, die Kosten der Komponenten in hochentwickelten Roboterbeinen, -armen und -händen zu senken und sie für kleine Kunden erschwinglich zu machen Unternehmen und sogar Verbraucher. Manipulation ist auf dieser Ebene jetzt einfach nicht verfügbar, sagt Mahoney. Aber es kann sein. Er sagt, billigere Komponenten würden es Humanoiden wie Atlas ermöglichen, an Orten wie Bohrinseln zu Standard-Sicherheitswerkzeugen zu werden. Anstelle von „Im Notfall brechen Glas“ und es gibt ein Beil, wäre da ein Humanoider.
Flinke Finger: Diese dreifingrige Hand von iRobot kann mit ihren Nägeln kleine Gegenstände aufnehmen. Es könnte für etwa 3.000 US-Dollar oder weniger hergestellt werden.
Sofort könnten diese Fortschritte einem Markt helfen, den Melonee Wise, CEO und Mitbegründerin von Grenzenlose Robotik , nennt Servicerobotik. Es ist, wenn man anfängt, auf den Roboter zu schauen, der Aufgaben im menschlichen Maßstab erledigt, sagt sie. Das bedeutet, dass man in einem komplexen Arbeitsbereich auf komplexe Weise spüren und manipulieren muss, wie das Bewegen von Dosen in einem Kühlschrank.
Das Aushängeschild dieser Art von Robotik ist Baxter, ein Roboter mit zwei Armen und einfachen Greifern, der in Fabriken neben Menschen arbeiten kann (siehe This Robot Could Transform Manufacturing ). Wises Unternehmen stellt einen 35.000 US-Dollar teuren mobilen Roboter namens URB-1 her, der einen einzigen Arm hat. Wie Baxter soll es mit Menschen in Lagerhallen und anderen menschlichen Arbeitsbereichen zusammenarbeiten (siehe Dies könnte das Modell T von Arbeitsplatzrobotern sein). Sowohl Baxter als auch URB-1 können mit einfachen Greifern und der heutigen Armtechnologie viel erreichen, sagt Wise. Aber die Möglichkeit, kostengünstigere oder leistungsfähigere Technologien einzusetzen, würde Robotern, die für den menschlichen Arbeitsbereich bestimmt sind, einen großen Schub verleihen.
Mehrere kostengünstige Roboterhände sind kürzlich aus einem anderen DARPA-Programm namens ARM-H hervorgegangen. Durch das Erreichen höherer Komplexität bei geringeren Kosten könnten diese Hände den Robotern von Baxter oder Unbounded helfen, neue Aufgaben zu erfüllen. Der Roomba-Hersteller iRobot hat mit Harvard und Yale zusammengearbeitet, um eine dreifingrige Hand zu entwickeln, die vom Halten eines Basketballs bis zum Aufnehmen eines flach auf einem Tisch liegenden Schlüssels alles kann.
Wenn es in Stückzahlen von einigen Tausend hergestellt würde, sollte die Hand etwa 3.000 US-Dollar kosten, sagt Mark Claffee, leitender Robotikingenieur bei ich Roboter , das auch Militär- und Telepräsenzroboter herstellt. Es ist eine dramatische Veränderung, sagt Claffee, da der aktuelle Preis für eine Roboterhand mit ähnlichen Fähigkeiten bei etwa 35.000 US-Dollar beginnt.
Eine Möglichkeit, die Kosten von iRobot zu senken, war die Verwendung von Gummi in den Handgelenken, wodurch eine Federung eingeführt wurde, die es ermöglicht, etwas gut zu greifen, ohne die Position jedes Fingers für verschiedene Objekte genau festzulegen. Die Kosten wurden auch gekürzt, indem der Hand nur drei Finger gegeben wurden. Es ist so konzipiert, dass drei Ziffern zusammen etwas erfassen können und zwei gegensätzlich sind, um kleinere Objekte zu manipulieren.
Wir glauben, dass Manipulation die Spielregeln verändern wird, sagt Claffee. Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Telepräsenz-Plattform wie unsere Ava 500 das kann eines Tages Dinge aufheben. Er arbeitet jetzt daran, einige der gleichen Designtechniken, die beim Finger verwendet werden, auf Roboterarme anzuwenden.
Laut Claffee wird die Arbeit es Robotern ermöglichen, in viel unordentlicheren Umgebungen zu funktionieren als Baxter. Diese Roboter sind leistungsfähig, aber teuer und konzentrieren sich auf industrielle Anwendungen, sagt Claffee. Um die Verbraucher zu erreichen, müssen wir die Kosten erheblich senken und die viel weniger strukturierte menschliche Umgebung manipulieren.
SRI nahm auch am ARM-H-Programm teil und stellte seine eigene kostengünstige Roboterhand her. Diese Hand verwendet einen billigeren, leichteren und effizienteren Kupplungsmechanismus; es verwendet elektrostatische Kräfte, um eine Verbindung zu fixieren. Die weit verbreitete Verwendung von Kupplungen ermöglicht es einem einzigen Motor, alle drei Gelenke eines Fingers zu steuern.
Dies könnte zu Manipulationslösungen unter tausend Dollar führen, was diese Art von Robotik stärker auf den Verbraucherbereich ausrichtet, sagt Mahoney und weist darauf hin, dass den Verbrauchern bereits kleine Luft- und Bodenroboter zur Verfügung stehen, teilweise dank des Smartphone-Booms. Wenn Mahoney und andere Recht haben, könnten billige, aber leistungsfähige Roboterhände und -glieder als nächstes erschwinglich werden.