Автор: Павел Кочетков. С недавних пор я увлекаюсь железом, и, в частности, робототехникой. И вот в какой-то момент решил исполнить свою давнюю мечту и собрать кибернетический протез. Перечитав немало статей по этой теме и ознакомившись с актуальными вопросами, мне захотелось попробовать решить один из них, и в данной статье я хочу поделиться своими наработками и результатами. Сразу хочу оговориться, что область для меня непрофильная, я всего лишь любитель, поэтому прошу профильных специалистов, да и просто железячников и робототехников не особо сильно пинать.

Введение

Одной из важных задач в области протезирования верхних конечностей является доставка кисти или, в общем случае, некоего манипулятора, заменяющего по функциональности кисть, в точку в пространстве, чтобы в дальнейшем произвести захват объекта. Задача нетривиальная, поскольку в данный момент у нас еще нет полнофункциональных нейроинтерфейсов, позволяющих тонкое управление конечностями.

Решения данной задачи существуют самые разнообразные – от нейронных сетей, которые предсказывают желаемое положение манипулятора по положению тела пользователя до полного отсутствия какого-либо решения – в этом случае протез статичен, а доставка манипулятора в точку происходит за счет перемещений ног и корпуса. Мне захотелось предложить какое-то свое решение данной задачи, при этом не слишком технологичное и сложное, а соответственно, более доступное для имплементации.

Имплементация

Перед тем как перейти к подробностям, хотелось бы обозначить граничные условия задачи. Имеется протез предплечья и локтевого сустава, протез не снабжен каким-либо захватом на конце, поскольку на данный момент мы решаем задачу доставки кисти в желаемую точку, а не захват объекта в этой точке.

Идея алгоритма заключается в том, что дальняя оконечность предплечья стремится быть максимально близко к линии взгляда. На практике это означает, что нам нужно посмотреть на ту точку в пространстве, куда мы хотели бы привести манипулятор, а затем начинать разгибать плечо. Предплечье, двигаясь вдоль линии взгляда, в какой-то момент придет в искомую точку.