Trzynaście silników w czterech palcach: nowa dłoń humanoida Atlas

Inżynierowie z amerykańskiej firmy Boston Dynamics, będącej częścią Hyundai Motor Group, zaprezentowali nową generację dłoni dla humanoidalnego robota Atlas. Projekt oznaczony symbolem GR3 stanowi ewolucję względem wcześniejszego modelu, który posiadał jedynie trzy palce i siedem stopni swobody. Kluczowym wyzwaniem dla zespołu, w skład którego wchodzą między innymi Alberto Rodriguez, Dylan Thrush oraz Zachary Jackowski, było stworzenie chwytaka łączącego precyzję niezbędną do manipulacji drobnymi przedmiotami z wytrzymałością wymaganą w ciężkich pracach przemysłowych.

Nowa dłoń posiada cztery palce i aż trzynaście stopni swobody (DOF). Choć konstrukcyjnie zrezygnowano z małego palca, mechanizm zachowuje wymiary zbliżone do dłoni dorosłego człowieka, oferując jednocześnie większą od niej siłę. Cały robot Atlas jest w stanie przenosić ładunki o masie przekraczającej 45 kilogramów. Układ napędowy dłoni opiera się na trzynastu identycznych, w pełni zamkniętych aktuatorach bezpośrednich. W przeciwieństwie do konstrukcji tułowia Atlasa, wewnątrz dłoni nie zastosowano delikatnych linek przechodzących przez stawy, co znacząco ułatwia naprawy i zwiększa odporność na uszkodzenia. Najbardziej złożonym elementem jest przeciwstawny kciuk o czterech stopniach swobody, zdolny do ruchu wzdłuż i w poprzek dłoni. Taka kinematyka umożliwia wykonywanie precyzyjnego chwytu pęsetowego, trójpunktowego oraz stabilne trzymanie rękojeści narzędzi, takich jak wiertarki czy szlifierki, przy jednoczesnym operowaniu spustem.

W dłoni zintegrowano gęstą sieć czujników ciśnieniowych (taktylnych) umieszczonych na opuszkach i wewnętrznej stronie chwytaka. Ważną cechą techniczną jest zastosowanie przekładni typu backdrivable, dzięki którym siły zewnętrzne mogą poruszać stawami bez ryzyka ich zablokowania lub zniszczenia. Rozwiązanie to poprawia propriocepcję robota, czyli zdolność do odczuwania położenia własnych członków i oporu stawianego przez przedmioty. Mechanizm został zoptymalizowany pod kątem wysokiej wierności symulacji, co pozwala na efektywny transfer umiejętności nabytych przez sztuczną inteligencję w środowisku wirtualnym bezpośrednio do fizycznego robota.

Decyzja o ograniczeniu liczby palców do czterech była poprzedzona testami, podczas których inżynierowie sprawdzali sprawność własnych dłoni po unieruchomieniu poszczególnych palców. Ustalono, że piąty palec wymagałby dodania trzech kolejnych siłowników, co zwiększyłoby masę, zużycie energii i stopień skomplikowania urządzenia, nie dając w zamian proporcjonalnych korzyści funkcjonalnych. Nowa dłoń ma stać się standardem w seryjnie produkowanych egzemplarzach Atlasa, które trafią do fabryk motoryzacyjnych, między innymi do centrum aplikacyjnego RMAC w Stanach Zjednoczonych. Docelowo roboty te mają autonomicznie wykonywać zadania montażowe i logistyczne w przestrzeniach zaprojektowanych dla ludzi.