На 3D-принтере напечатали руку, которая может играть на пианино

Роботизированная рука играет на фортепиано, хотя приводится в движение исключительно за запястье.

Фото Josie Hughes.

Роботизированная рука, каркас которой создан по образу и подобию костей человеческой кисти, сыграла на фортепиано. При этом система приводится в действие исключительно движением запястья.

Описание разработки опубликовано в журнале Science Robotics группой из Кембриджского университета во главе с Фумией Иидой (Fumiya Iida).

Рука напечатана на 3D-принтере и состоит из деталей двух типов: твёрдых, имитирующих кости, и эластичных, играющих роль связок. При этом искусственная кисть не имеет аналога мышц и сухожилий. "Конечность" приводится в движение исключительно движениями запястья.

Подобные системы называются пассивными. Разумеется, они менее гибкие, чем устройства, имеющие несколько независимых двигателей. Однако у них есть и свои преимущества. Например, такой подход позволяет экономить энергию (что для роботов, питающихся от аккумуляторов, существенный плюс).

"Продуманная механическая конструкция позволяет нам достичь максимального диапазона движений при минимальных затратах на управление. Мы хотели увидеть, сколько движений мы можем получить с помощью одной только механики", – объясняет первый автор статьи Джозефин Хьюз (Josephine Hughes).

Выяснилось, что роботу под силу воспроизвести как минимум три разные музыкальные фразы. При этом он может играть их в двух приёмах: стаккато (отрывисто, отделяя ноты друг от друга паузами) и легато (с плавными переходами от одного звука к другому без пауз).

"Игра на фортепиано является идеальным тестом для таких пассивных систем, поскольку это сложная и тонкая задача, требующая значительного диапазона поведения для игры в различных стилях", – комментирует Хьюз.

Рука, подобная нынешней, может пригодиться роботам не только из-за своей энергоэффективности. Управление такой пассивной системой проще, чем имеющей множество независимых "мышц". Поэтому, например, устройствам, имеющим искусственный интеллект, понадобится меньше данных для обучения нейронной сети.

Есть у данного исследования и ещё одно преимущество. Поскольку каркас искусственной руки является довольно точной копией настоящей, её можно использовать для изучения механики человеческого тела.

"Основной мотивацией для этого проекта стало определение телесного интеллекта, то есть интеллекта, определяющего механику нашего тела, – рассказывает Иида и поясняет, – наши тела состоят из "умных" механических конструкций, таких как кости, связки и кожа, которые помогают нам вести себя "разумно" даже без активного контроля со стороны мозга. Сегодня, используя современную технологию 3D-печати для печати мягких рук, похожих на человеческие, мы можем исследовать важность физических конструкций, изолированных от активного контроля. Это невозможно сделать с пианистами-людьми, поскольку мозг не может быть выключен, как наш робот".

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали про бионическую руку, способную самостоятельно определять силу сжатия.