这款灵巧的机器人手 想要以低廉的价格占领市场

2018-09-06 17:06:55 网易智能
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如果你想在机器人世界末日中幸存下来,那就关好门吧!尽管机器人在精度、速度、一致性方面表现出色,但它们在操纵门把手等基本任务方面的表现却依然糟糕。部分问题在于,它们必须在为人类而建、为人类之手而设计的世界中穿行。而这些手堪称是自然界中最复杂的结构。

这款灵巧的机器人手 想要以低廉的价格占领市场

不过,比萨大学(University of Pisa)和意大利理工学院(Italian Institute of Technology)的研究人员已经开发出一种极其简单、但功能惊人的机器人手,名为SoftHand 2,它只用两个马达就能支持工作。相比之下,虽然Shadow Dexterous Hand功能更加强大,但它需要20个马达。SoftHand还承诺,它将帮助机器人以低廉价格占领市场。

和其他机器人手一样,SoftHand使用“肌腱”(也就是电缆)来拉手指,但它的排列方式完全不同。SoftHand只使用一根穿过每个手指滑轮的电缆,而不是将一堆电缆连接到每个手指上。虽然新的设计会降低机械手的灵活性,但同时也降低了成本和耗电量。这已经很不多,毕竟还没有一种技术能制造出适合所有机器人的机械手。更复杂的机器人手无疑会在某些用例中占有一席之地,比如SoftHand。

为了创造出这只灵巧而简单的机器人手,研究人员最初只造了更简单的SoftHand,它只有一个马达。帮助开发该系统的机器人专家科西莫·德拉-桑迪纳(Cosimo Della Santina)说:“这个想法的灵感是,当你启动马达时,肌腱的长度就会收缩,这样你就会迫使手闭合。”

由于关节有弹性,肌腱和手指再次展开就会成为平坦的手掌。如果你想握住一个球,它的效果很好。但由于手指或多或少是一致运动的,精细操作是不可能的。通过增加一个马达,SoftHand 2显著提高了灵巧度。看看下面的图片。肌腱的每一端(仍然蜿蜒穿过所有的手指)都连接在手腕的两个马达之一上。如果你把马达往同一个方向移动,肌腱就会收缩,你就会看到最上面一行的手势——A、B、C和D。同样的动作也适合于原始SoftHand。

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但是把马达往相反的方向运行,会有更复杂的事情出现,比如E、F、G和H中的场景。在这种情况下,一个马达放出肌腱,而另一个旋转肌腱。德拉-桑迪纳称:“如果你的肌腱在很多滑轮中运动,肌腱的张力就不是恒定的。”

如果一个马达在拉,肌腱末端的拉力会更高。如果另一个马达在放肌腱,那一端的张力就会降低。通过这种方式利用张力,SoftHand比一般的机械手需要更少的电缆,但仍然可以让所有的手指摆动。

看一看下面的图,你会发现一个额外的马达所带来的不同。左边有一个马达,右边有两个。前一种蛮力迫使它把所有手指都压在球上。不过,由于肌腱张力的差异,后者可以更从容地捏住球。

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虽然SoftHand只用两个马达工作,但它可以完成一系列令人印象深刻的动作。它可以伸出食指去打开工具箱,或者从桌子上滑下一张纸。它甚至可以拧开一个罐子。所有这些设计意味着它相对便宜,因为更多马达意味着成本更高。

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卡内基梅隆大学研究机器人操作的机器人专家莱雷尔·平托(Lerrel Pinto)说:“要让机器人学习并做些很酷的事情,我们需要廉价、可靠和复杂的系统。我认为它们的手达到了这种平衡,但真正的测试是其他研究人员是否找到了它的用途。它能用于自主学习吗?它是可靠的吗?可以完成数千次抓取?这些问题仍然没有答案。”

所以SoftHand很有前途,但更复杂的机器人操纵者(如Shadow Dexterous Hand)仍然有很多地方需要改进。SoftHand可能对已经固定的行为很有帮助,比如拧开罐子,而Shadow Dexterous Hand及其许多执行器可能适合于更复杂的任务。

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