ロボット工学における器用さのギャップ
ロボットが考えることができることと物理的に実行できることのギャップは、実践的なロボット工学の中心的な制限でした。AIシステムは計画、推論、視覚および触覚入力への応答における注目すべき能力を達成しましたが、その知能を微細運動制御に変換すること——人間が針に糸を通す、落ちるグラスを捕まえる、または触覚で混合アイテムを分類できるようにする種類の制御——は、この分野で最も難しい工学問題の1つのままです。エンドエフェクター、ロボットアームの端の手は、知能が物理的世界と出会う場所であり、ほとんどの現在の設計は人間の能力に大きく及びません。
器用なロボット手とグリッパーを専門とする韓国企業Tesolloは、そのギャップを大幅に閉じるために設計されたデバイスを導入しました。DG-5F-Sは20個の自由度を備えた5本指機械手で、人形ロボットプラットフォームへの統合に必要なサイズと重量の制約内で人間のような関節運動を複製するように設計されました。900グラム未満（約2ポンド）の重量で、人形ロボットの腕の端に配置され、システムのバランスと動力学を乱さないように設計されています。
技術仕様
DG-5F-Sの20個の自由度は、通常6〜12個の自由度を提供するほとんどの商用ロボット手に対する実質的な進歩です。各自由度は独立した関節軸に対応しており、手の一部が独立して曲げたり、伸ばしたり、回転したりできる方向です。5本の指に20個のDoFがあれば、DG-5F-Sはより単純な設計よりもはるかに広い範囲のグリップ構成と操作運動を生成でき、人間の手の使用を特徴付けるピンチグリップ、パワーグリップ、器用な手内操作が含まれます。
駆動システムは電動モーターと腱駆動メカニズムの組み合わせを使用します——これは人間の手の解剖学から借りる設計アプローチで、前腕の筋肉が腱を通じて指の関節に力を伝達します。この分散駆動戦略は重量を指から外に保ち、手の動的パフォーマンスを改善し、衝撃による損傷のリスクを低減します。
センサー統合
センシングのない器用さは限定的です。DG-5F-Sは指の先端と手のひらの表面全体に分散した触覚センサーを統合し、リアルタイム制御に適した更新レートで接触力と圧力分布データを提供します。これらのセンサーにより、制御システムは完全なスリップが発生する前にオブジェクトがグリップから滑り始めるかどうかを検出し、それに応じてグリップ力を調整することができます——これは脆いアイテム、変形可能なオブジェクト、および予測不可能な表面特性を持つアイテムを処理するために不可欠な能力です。
センサースイートには、コマンド位置からの小さな偏差を検出するのに十分な分解能を持つ関節位置エンコーダーも含まれており、コネクタの挿入、工具の操作、または電子部品の処理などのタスクに必要な正確な力制御操作が可能になります。
ターゲットアプリケーションとプラットフォーム統合
Tesolloは人形ロボットプラットフォームとの統合のためにDG-5F-Sを特別に設計しました。これは過去数年間で劇的な投資と開発活動を見てきた市場です。Figure、Agility Robotics、1X、およびBoston DynamicsのAtlasプログラムを含む企業はすべて、ロボットのタスクレパートリーを移動と単純なオブジェクト処理から製造、物流、およびサービス環境に見られるより広い範囲の操作タスクに拡張するために、高い器用さを持つ手が必要です。
2ポンド未満の重量仕様は、ほとんどの既存の人形プラットフォームのアーム設計によって課せられるペイロード制約を反映しています。重すぎる手は、アーム構造、ドライブトレインのサイジング、およびバッテリー容量の妥協を強制します。これらの妥協はロボット全体の設計全体に応答します。DG-5F-Sをほとんどの人形アーム設計が対応できる重量エンベロープ内に保つことで、Tesolloはデバイスを既に開発または展開中のプラットフォームのドロップインアップグレード オプションにしました。
市場のモーメント
DG-5F-Sは、人形ロボット産業が概念実証デモンストレーションから初期生産展開への移行を進める際に登場します。複数の企業が今後2〜3年間で数千台の人形ユニットの生産コミットメントを発表しており、人形ロボットを構成するあらゆるサブシステムの短期需要を生み出しています。専門サプライヤーから商用の高い器用さを持つ手は、すべての人形開発者が独立して解決する必要があったであろう重要な工学的課題の1つを削減します。
専門サプライヤーとしてのTesolloのポジショニング——消費者電子機器のエコシステムでカメラモジュール製造業者やバッテリーセルプロデューサーがどのように動作するかに類似——人形市場は、各ロボット製造業者がすべてのサブシステムを社内で開発する必要があるのではなく、専門のコンポーネントサプライヤーを支援するのに十分な大きさになるという賭けを反映しています。市場が発展するにつれて、そのエコシステム構造は、各企業がその独特の能力に資源を集中させることを可能にすることで、全体的な進歩を加速します。
この記事はInteresting Engineeringのレポートに基づいています。元の記事を読む。
Originally published on interestingengineering.com