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觸手機器人輕易抓取沉重脆弱物體

當今的大多數機器人抓手依靠嵌入式感測器、複雜的回饋回路或先進的機器學習演算法,結合操作員的技能,來抓取易碎或形狀不規則的物體。美國哈佛大學工程與應用科學學院研究人員從大自然中汲取靈感,設計了一種新型柔軟的機器人抓手。它使用一組細長的觸手來纏繞和誘捕物體,類似於水母捕獲獵物的方式。該研究近日發表在《美國國家科學院院刊》上。
柔軟的抓手抓住多肉植物。圖片來源:哈佛大學微型機器人實驗室。
柔軟的抓手抓住多肉植物。圖片來源:哈佛大學微型機器人實驗室。
如果你曾經在街機玩過抓玩具遊戲,你就會知道使用機器人抓手抓住物體是多麼困難。想像一下,如果嘗試從沉船中抓取一塊脆弱的瀕臨滅絕的珊瑚或無價的文物,而不是毛絨填充玩具,那麼該“遊戲”將是多麼令人傷腦筋。

利用柔性機器人的自然順應性並通過順應結構對其進行增強,研究人員設計了一種獨特的抓手,以及一種能夠以最少的規劃和感知適應一系列複雜物體的抓取策略。單獨的觸手或細絲很弱,但細絲集合在一起可抓住並牢固地固定沉重和形狀奇特的物體。抓手依靠簡單的充氣來包裹物體,不需要傳感、規劃或回饋控制。

抓手的力量和適應性來自於它與試圖抓住的物體糾纏在一起的能力。足長的細絲是中空的橡膠管。管子的一側比另一側有更厚的橡膠,所以當管子受壓時,它會像辮子一樣捲曲。

捲髮相互打結和纏繞,並與物體相互纏繞,每次纏繞都會增加握持的強度,雖然集體保持力很強,但即使是最脆弱的物體也不會被損壞,而釋放物體時,只需將細絲減壓。

研究人員通過實驗來測試抓手的功效,包括抓起多種植物和玩具。在實際應用中,抓手可抓取農業生產和配送中新鮮軟水果和蔬菜、醫療環境中的脆弱人體組織,甚至可抓取玻璃器皿等不規則形狀物體。

研究人員表示,這種新的機器人抓取方法補充了現有解決方案,通過用極其順服且形態複雜的細絲取代需要複雜控制策略的簡單傳統夾具,這些細絲可通過非常簡單的控制進行操作,這種方法擴大了機器人抓手可拾取的範圍◆

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