Τα περισσότερα βιομηχανικά ρομπότ εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν το να πιάσουν σαν μια μηχανική σκέψη, ένα ενιαίο λαβή που κλείνει σε εργοστασιακά μέρη που φτάνουν τέλεια ευθυγραμμισμένα. Ωστόσο, η πραγματική οικονομία είναι γεμάτη με κούπες καφέ, μπερδεμένα καλώδια και ηλεκτρονικά συστήματα με φουσκάλες που απαιτούν το είδος της απόχρωσης των δακτύλων που παρέχουν μόνο οι άνθρωποι που παρέχουν σήμερα. Η Ruka, ένα νεοεισερχόμενο ανθρωποειδές χέρι από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, επαναπροσδιορίζει την πρόκληση με μια απλή ερώτηση: Τι θα συμβεί αν ένα εργαστήριο θα μπορούσε να εκτυπώσει ένα χέρι για την τιμή για την τιμή ενός φορητού υπολογιστή μεσαίας κατηγορίας, να το εκπαιδεύσει με γάντια από την κίνηση και να χτυπήσει τα γάντια και να νικήσει την αντοχή του Benchmark των εμπορικών συστημάτων που κοστίζουν δέκα φορές για να σβήσουν περισσότερο τους χρόνους;
Η πρόταση έχει σημασία επειδή ο επιδέξιος χειρισμός είναι η σύνδεση που λείπει μεταξύ των σημερινών COBOTs μιας και της αυριαλής συνεργατικής μηχανής. Ένα χέρι που είναι συμπαγές, χαμηλό κόστος και έτοιμο για μάθηση θα μπορούσε να ξεκλειδώσει νέες σειρές προϊόντων στην εφοδιαστική, την υγειονομική περίθαλψη και τη ρομποτική των καταναλωτών, όπου ο λογαριασμός των υλικών βρίσκεται υπό αμείλικτο έλεγχο. Με τη σύζευξη ενός σχεδιασμού με τένοντα με ελεγκτές που βασίζονται σε δεδομένα, το Έργο Ruka Δείχνει ότι οι συνήθεις αντισταθμίσεις -προέλευσης έναντι προσιτής προσιτής, δύναμη έναντι μεγέθους – μπορούν να επαναδιαπραγματευτούν όταν η μηχανική μάθηση χειρίζεται τις μη γραμμικότητες που χρησιμοποιούνται για να τιμωρήσουν την ενεργοποίηση χαμηλού κόστους.
Γιατί η επιδεξιότητα εξακολουθεί να κοστίζει μια περιουσία
Τα ρομποτικά χέρια Legacy υποθέτουν ότι απαιτούσε ακριβής ροπή ελέγχου τοποθετώντας έναν ειδικό κινητήρα και κωδικοποιητή μέσα σε κάθε άρθρωση. Αυτή η αρχιτεκτονική βελτίωσε την κινηματική προβλεψιμότητα, αλλά φουσκώνει το φάκελο, πιέζοντας τους καρπούς προς τις αναλογίες των κινούμενων σχεδίων και την ανύψωση των τιμών λιανικής πώλησης πάνω από τον προϋπολογισμό της έρευνας των περισσότερων πανεπιστημίων. Οι προσπάθειες μετατόπισης των κινητήρων στον αντιβράχιο και τη δύναμη διαδρομής μέσω των τενόντων δημιούργησαν πιο αδύνατα προφίλ, όμως εισήγαγαν ελαστικότητες που οι συμβατικοί ελεγκτές PID αγωνίζονται να γραμμιστούν. Στην κορυφή της πυραμίδας κάθεται το χέρι της σκιάς, ένα θαύμα που οδηγείται από τους τένοντα με 22 βαθμούς ελευθερίας που μεταφέρει επίσης μια τιμή έξι σχημάτων και ένα φορτίο συντήρησης που ενθαρρύνει τους φορείς να διατηρούν μια δεύτερη μονάδα σε κατάσταση αναμονής για ανταλλακτικά.
Η ομάδα της NYU αντιμετωπίζει αυτό το αδιέξοδο της βιομηχανίας με τρία στρατηγικά στοιχήματα. Πρώτον, η ανθρωπομορφική πιστότητα δεν είναι διαπραγματεύσιμη επειδή απλοποιεί τη μεταφορά από τις ανθρώπινες διαδηλώσεις σε αρθρώσεις ρομπότ, εξαλείφοντας τους ακριβούς αγωγούς επαναπροσανατολισμού. Δεύτερον, η μάθηση μπορεί να μοντελοποιήσει την χαλαρή τένοντα, την υστέρηση και την τριβή καλύτερα από οποιαδήποτε χειροποίητη αντίστροφη βιβλιοθήκη κινηματικής. Τρίτον, το υλικό πρέπει να είναι φθηνό και αντικαταστάσιμο, έτσι ώστε τα εργαστήρια να επαναληφθούν χωρίς φόβο καταστροφικών δοκιμών.
Μέσα στο playbook υλικού Ruka
Το νομοσχέδιο των υλικών της Ruka ξεπερνά τις 1300 $ για την οικοδόμηση premium ή τόσο χαμηλό όσο 500 $ με ελαφρύτερες επιλογές ενεργοποιητή Dynamixel. Όλα τα διαρθρωτικά φτάνουν από έναν εκτυπωτή 3D καταναλωτικής ποιότητας σε λιγότερο από είκοσι τέσσερις ώρες: PLA Bones για ακαμψία και μαξιλάρια TPU για συμβατές επιφάνειες επαφής. Έντεκα Dynamixel Smart Servos μεταναστεύουν σε έναν αεριζόμενο κόλπο του αντιβραχίου, οδηγώντας δεκαπέντε αρθρώσεις μέσω υψηλής πλεγμένης αλιευτικής γραμμής με σπείρωμα σε μανίκια PTFE χαμηλής πίεσης. Τα ελατήρια που είναι ενσωματωμένα στα φαλάγγες παρέχουν παθητική επέκταση, κόβουν τον ενεργό αριθμό κινητήρα χωρίς να διακυβεύονται η καμπύλη των 120 διαδρόμων των απομακρυσμένων αρθρώσεων.
Οι διαστάσεις αντικατοπτρίζουν ένα ενήλικο ανθρώπινο χέρι – σχεδόν 18 cm μήκος – έτσι γάντια τηλε -επιτυχίας, κατασκευαστικά φωτιστικά και καθημερινά εργαλεία ταιριάζουν χωρίς προσαρμογείς κλιμάκωσης. Η συναρμολόγηση απαιτεί περίπου επτά ώρες, ένθετα σε θέματα θερμότητας και συγκολλητικό σίδερο. Σπάστε μια άρθρωση κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής πτώσης και ολόκληρη η μονάδα ξεβιδώνει για αντικατάσταση σε είκοσι λεπτά, ένα κατόρθωμα εξυπηρέτησης που βρίσκεται σε έντονη αντίθεση με τους μονολιθικούς εμπορικούς χειριστές.
Μετρήσεις απόδοσης Πείτε την βαθύτερη ιστορία. Η Ruka ανυψώνει έξι χιλιόγραμμα σε πτήση με δύναμη, παραδίδει 2,74 Newtons of Pinch Force και αντέχει 33 Newtons πριν από τα χέρια των δακτύλων – ένα καθαρό σκούπισμα πάνω από τα χέρια Leap, Allegro και Inmoov που δοκιμάζονται με πανομοιότυπα πρωτόκολλα. Τα θερμικά κούτσουρα δείχνουν ότι οι κινητήρες σταθεροποιούν πολύ κάτω από τις κρίσιμες θερμοκρασίες ακόμη και μετά από ένα μη -σταθμό είκοσι Hour run, ένα λειτουργικό παράθυρο αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα για μετατοπίσεις αποθήκης ή πειράματα για εργαστηριακή ημέρα.
Η μάθηση αντικαθιστά την κινηματική
Η δυναμική των τένοντα σπάει τον άκαμπτο μαθηματικό σύνδεσμο μεταξύ της γωνίας του κινητήρα και της θέσης του δακτύλου που αναμένει η κλασσική ρομποτική. Αντί να κωδικοποιεί το Bolt σε κάθε άρθρωση, η ομάδα Ruka έβαλε γάντια με κινηματογραφική κίνηση Manus απευθείας στο χέρι που τροφοδοτείται. Με τη διαδικαστική εντολή τυχαίων θέσεων κινητήρα και την καταγραφή των προκύπτουσας καρτεσιανών συντεταγμένων των δακτύλων στα 15 Hz, δημιούργησαν εκατοντάδες χιλιάδες επισημασμένα ζεύγη χωρίς ανθρώπινη εποπτεία. Ένα ελαφρύ LSTM κωδικοποιεί τους τελευταίους δέκα κρατικούς φορείς και τροφοδοτεί ένα MLP που εξάγει στόχους κινητήρα, κατάρτιση έναντι μέσου τετραγωνικού σφάλματος σε λιγότερο από μία ώρα σε τυποποιημένες GPU.
Το αποτέλεσμα είναι ένας ελεγκτής κλειστού βρόχου που επιλύει τους στόχους των δακτύλων σε ενεργοποιήσεις μέσα σε πέντε χιλιοστά σε ρομπότ που δεν έχει δει ποτέ. Ένα σενάριο αυτόματης βαθμονόμησης εκτελεί μια δυαδική αναζήτηση για τις εκτάσεις κάθε τένοντα κατά την εκκίνηση, αντισταθμίζοντας την παραλλαγή της έντασης σε νέες κατασκευές. Όταν το ίδιο δίκτυο τηλεφωνεί ένα άλλο φρέσκο τυπωμένο χέρι, η μέση μετατόπιση θέσης παραμένει κάτω από τρία χιλιοστόμετρα – αρκετά κατευθυνόμενα για εργασίες με στρώματα ή οδήγηση βιδών.
Για να απεικονίσουν τη μεταφορά δεξιοτήτων, οι ερευνητές τροφοδοτούσαν βίντεο ανθρώπινης επίδειξης μέσω του πλαισίου Hudor, το οποίο μετατρέπει τις οπτικές τροχιές σε σενάρια κινητήρων ανοιχτού βρόχου και στη συνέχεια μαθαίνει μια υπολειμματική πολιτική που διορθώνει σφάλματα στο διαδίκτυο. Ο Ruka κατέστρεψε τις εργασίες αναστροφής του κύβου και του ψωμιού σε σαράντα επεισόδια, φθάνοντας στην ταχύτητα της τηλεδιάσκεψης των 25 Hz. Αυτά τα επιτεύγματα υπογραμμίζουν μια μετατόπιση στρατηγικής: Αντί να κυνηγούν όλο και μεγαλύτερα παραμετρικά μοντέλα, οι προγραμματιστές μπορούν να επενδύσουν τους κύκλους υπολογισμών αδράνειας σε συλλογή δεδομένων εκτός σύνδεσης που αποδίδουν συμπαγείς ελεγκτές ειδικών για εργασίες.
Ένας στρατηγικός πίνακας αποπληρωμής
Το κόστος, η δύναμη, η ακρίβεια και ο ανθρωπομορφισμός καθορίζουν έναν εμπορικό χώρο τεσσάρων δρόμων, όπου οι παραδοσιακές χεριές αγκυρώνουν ξεχωριστές γωνίες. Η στοίβα της Ruka της Ruka μετακινεί τα εφικτά σύνορα προς τα έξω. Ο πίνακας πληρωμών παρακάτω περιγράφει τον αναθεωρημένο λογισμό απόφασης για ομάδες μηχανικών:
- Απαιτούμενη υψηλή ακρίβεια, ευέλικτο προϋπολογισμό – Η άμεση κίνηση παραμένει συνετή για τη μικροχειρουργική ή την ευθυγράμμιση ημιαγωγών.
- Αλληλεπίδραση ανθρώπινου πύργου, μέτριος προϋπολογισμός – Τα χέρια της τάξης Ruka προσφέρουν ανθρωπομορφική προσέγγιση συν αξιοσέβαστη ροπή, μειώνοντας το χρόνο ολοκλήρωσης.
- Βαριά εφοδιαστική ωφέλιμου φορτίου – Οι παράλληλες γνάθοι εξακολουθούν να κυριαρχούν στο κόστος ανά χιλιόγραμμο.
- Μαλακό, λεπτό χειρισμό – Τα πνευματικά ή τα δάχτυλα που είναι γεμάτα με πηκτή κερδίζουν στη συμμόρφωση, αν και οι αισθητήρες και η κατάρτιση ωριμάζουν.
Για τους ΚΑΕ που αξιολογεί μια νέα σειρά προϊόντων, η Ruka μετατοπίζει το σημείο ανατροπής: μια πιλοτική παρτίδα δέκα χεριών κοστίζει περίπου αυτό που έκανε ένας εμπορικός χειρισμός του Premium το 2023, αλλά προσφέρει συγκρίσιμη επιδεξιότητα. Τα εκπαιδευτικά ιδρύματα κερδίζουν μια πλατφόρμα που οι προπτυχιακοί φοιτητές μπορούν να εκτυπώσουν, να συναρμολογήσουν και να βαθμονομήσουν μέσα σε ένα εξάμηνο, επιταχύνοντας τους κύκλους απόδειξης απόδειξης.
Όπου ο Ruka ταιριάζει στη συνέχεια
Πρώτον, το έργο προσκαλεί σύντηξη αισθητήρα. Το περίβλημα του αντιβραχίου στεγάζει ήδη λεωφορεία ισχύος και επικοινωνιών. Οι ερευνητές μπορούν να γλιστρήσουν χωρητικές ή συστοιχίες πίεσης κάτω από τα μαξιλαράκια TPU και να επεκτείνουν τον αγωγό μάθησης σε αφηρημένες εισροές, επιτρέποντας την ανάκαμψη και τη θέση χωρίς κάμερες.
Δεύτερον, τα ανοιχτά αρχεία CAD ενθαρρύνουν διχαλωτά ειδικά για εφαρμογή. Μια παραλλαγή τροφίμων -εξυπηρέτησης θα μπορούσε να αντικαταστήσει τις συνδέσεις ανοξείδωτου -Steel για PLA για να επιβιώσει τα πλυντήρια πιάτων. Ένας χειρουργικός λαβύρινθος μπορεί να μειώσει τους ενεργοποιητές αλλά να επικαλύψει τις βιοσυμβατές επικαλύψεις.
Τρίτον, η στρατηγική επεκτείνεται σε διχαλωτή μετακίνηση. Εάν τα χέρια που καθοδηγούνται από τον τένοντα μπορούν να εξημερωθούν μέσω της μάθησης, οι αστραγάλοι και τα γόνατα των τένοντα -δικτύων γίνονται εύλογα για ελαφριά ανθρωποειδή, μειώνοντας την αδράνεια των άκρων και τον αριθμό των κινητήρων διατηρώντας κατά τη διατήρηση της αντοχής.
Τέλος, ο Ruka επιδεικνύει μια υποτιμημένη αλήθεια στα οικονομικά της ρομποτικής: Τα φθηνά μέρη γίνονται μέρη premium μόλις η στοίβα ελέγχου κατανοήσει τις ιδιορρυθμίες τους. Η μάθηση μετατρέπει τη γραμμή αλιείας σε ενεργοποιητή ακριβείας και εκτυπώνει την ανθεκτικότητα σε PLA. Με αυτόν τον τρόπο, αναστρέφει το σενάριο ανάπτυξης, επικεντρώνοντας την καινοτομία λογισμικού σε εξωτικά μεταλλικά έργα.
Υπολογισμός χρόνου ύπνου: Γνωρίστε το LLM που σκέφτεται ενώ κοιμάστε
Πρακτικές ομάδες ρομποτικής:
- Αναφέρετε τον σχεδιασμό του χεριού σας έναντι μιας βασικής γραμμής μάθησης, όχι μόνο των προδιαγραφών κινητήρων. Οι μη γραμμικότητες τένοντα που προηγουμένως αποκλείστηκαν σχέδια χαμηλού κόστους. Οι ελεγκτές που βασίζονται σε δεδομένα διαγράφουν τώρα μεγάλο μέρος αυτού του ελλείμματος.
- Επενδύστε σε αυτοματοποιημένους αγωγούς δεδομένων. Η ομάδα της NYU συγκέντρωσε αυτόνομα την κίνηση, αποφεύγοντας τη συμφόρηση σχολιασμού που επιβραδύνει την ενίσχυση της εκμάθησης για χειραγώγηση.
- Σχέδιο για μονάδες επαναπροσδιορισμού πεδίου. Η ταχεία ανταλλαγή μέρους αυξάνει τον πειραματικό uptime και θα πρέπει να ληφθεί υπόψη σε οποιοδήποτε εμπορικό χάρτη πορείας.
- Εκμεταλλευτείτε τον ανθρωπομορφισμό για την κατάρτιση των χρηστών. Ένα χέρι που ταιριάζει με τα γάντια της τηλεπικοινωνίας εκτός από τους ανθρώπους, απλοποιεί τις ροές εργασίας του ανθρώπου και τη σύλληψη επίδειξης.
Το Ruka διαθέτει ανοιχτά εξουσιοδοτημένο υλικό, λεπτομερές CAD και αναπαραγώγιμο υλικολογισμικό και όχι ένα προϊόν με κουτί. Αυτή η επιλογή σπέρει ένα οικοσύστημα στο οποίο εργαστεί σε επαφή με υλικά, προσθέτει αισθητήρες και δημοσιεύει σημεία ελέγχου ελεγκτή ότι άλλοι λεπτόκοκτοι. Η άμεση αξία είναι μια υπο -δύο χιλιάδες -δόλια είσοδος σε προηγμένη έρευνα χειραγώγησης. Η μακροπρόθεσμη σημασία είναι μια αρχιτεκτονική απόδειξη: οι αλγόριθμοι μάθησης μπορούν να μυούν πέρα από τους φυσικούς συμβιβασμούς που κάποτε οδήγησαν τις τιμές των ρομποτικών χεριών στη στρατόσφαιρα. Για τους νεοσύστατους και τους ακαδημαϊκούς, το μήνυμα είναι σαφές. Πριν παραγγείλετε τους συνδέσμους τιτανίου, δοκιμάστε να εκτυπώσετε ένα χέρι, να το διδάξετε να σκεφτείτε και να δείτε πόσο μακριά μπορεί να σας πάρει ο τένοντας και ο κώδικας.
VIA: DataConomy.com
