Найменший у світі Dexterous Hand із 20{1}}-ступенями свободи, розроблений китайською компанією Encos

Найменша у світі спритна рука з 20--ступенями свободи, розроблена китайською компанією Encos

Нанкінська-компанія досягла ідеального балансу між розміром і ступенем свободи у своєму продукті, порушивши «неможливий трикутник» обсягу-ступенів свободи-продуктивності. Ця спритна рука під назвою EC-DexHand-5F не тільки може похвалитися 20 активними ступенями свободи, але й є найменшою моделлю, доступною на ринку!

Цей продукт успішно дебютував на промисловій конференції Humanoid Robotics and Embodied Intelligence Industry Conference 2025, яка відбулася в Пекіні 15 квітня.

Найменша спритна рука з 20--ступенями свободи:

Технологія спритних рук створює серйозні проблеми, і багато заяв промисловості часто перебільшені. За даними Robot Lecture Hall, багато виробників продають свої продукти як «20 ступенів свободи» або «16+ ступенів свободи», але зазвичай вказують «12 активних ступенів свободи». Таким продуктам, як правило, важко отримати визнання закордонних підприємств та університетських лабораторій.

Причина полягає в машинобудуванні, де ступені свободи в першу чергу стосуються кількості незалежних параметрів руху, необхідних механізму для досягнення певного руху. Більшість так-так званих 20-DOF спритних рук на ринку принципово не відповідають цьому стандарту, їхні справжні ступені свободи обмежені вказаними активними ступенями. Отже, коли в лютому цього року південнокорейська робототехнічна компанія Tesollo випустила п’ятипалий гуманоїдний захват Delto Gripper-5 Finger (DG-5F), він рекламувався як найменший у світі продукт із справжніми 20 незалежними ступенями свободи.

Порівняно з DG-5F від Tesollo, нещодавно випущений EC-DexHand-5F від Inks не лише має менший розмір – його об’єм ідентичний об’єму долоні дорослого чоловіка – але також демонструє розподіл свободи, більш схожий на людську руку. Ця конструкція полегшує дистанційне керування спритною рукою для збору даних шляхом використання інших пристроїв для моніторингу стану людської руки.

Технічно кажучи, роботизовані спритні руки є набагато складнішими, ніж інші роботизовані компоненти, і досягти більшого ступеня свободи в межах меншої площі нелегко. У дизайні апаратного забезпечення мініатюризація ступенів свободи кожного з’єднання вимагає балансу між компактністю та структурною цілісністю. Наприклад, біонічні пальці повинні вміщувати приводи, механізми трансмісії та датчики, зберігаючи при цьому рівновагу між вихідною силою та швидкістю реакції. Вибір матеріалу для зовнішнього оздоблення також повинен збалансувати легку конструкцію з довговічністю, адаптивністю та жорсткістю.

Алгоритми програмного забезпечення стикаються з ще більшими проблемами. Розв’язування-рівнянь у реальному часі для високого{2}}ступеню--свободи вправних рук передбачає надлишкові задачі математичної оптимізації, які вимагають швидких можливих рішень за допомогою таких методів, як псевдообернена матриця Якобі або нейронні мережі. Наприклад, під час координованих операцій кількома-пальцями потрібне динамічне планування крутних моментів у суглобах, щоб уникнути-самозіткнень під час адаптації до різних форм і ваги об’єктів-, що потребує надзвичайно високих-обчислювальних ресурсів у реальному часі. Крім того, контроль імпедансу вимагає точного моделювання жорсткості навколишнього середовища та параметрів демпфування, тоді як підтримка стабільності за динамічних збурень залишається серйозною проблемою.

Підхід Inks відрізняється від звичайних структур завдяки інноваційному мініатюрному з’єднанню на EC-DexHand-5F. Кожен активний пальцевий шарнір розроблений як незалежний модульний блок, що включає двигун, редуктор і драйвер. Ця розподілена конструкція-управління приводом дає змогу вправній руці збирати та розбирати з гнучкістю будівельних блоків. Він уникає складних багатошарнірних ланцюгів трансмісії, які зустрічаються в традиційних конструкціях, таких як переплетені сухожилля або з’єднані шестерні, тим самим зменшуючи загальну механічну складність.

Передбачається, що EC-DexHand-5F забезпечить чудову продуктивність з точки зору терміну служби та надійності завдяки своїм модульним з’єднанням і системі резервного охолодження. Інкс повідомив, що компанія запланувала стрес-тести тривалості життя для типових промислових і медичних сценаріїв, а вичерпний звіт про перевірку надійності заплановано на 2025 рік. Цей звіт надасть користувачам у різних галузях критерії відбору, які можна визначити. Незважаючи на те, що остаточні дані про термін служби потребують підтвердження за допомогою реальних операційних випробувань, заснованих на прискорених лабораторних тестах на старіння та історичних показниках порівнянних модулів, очікується, що продукт Inks також забезпечить вражаючу довговічність.