觸手機器人可輕易抓取沉重與脆弱物體
2022-10-25 11:19:50 來源:
當今的大多數(shù)機器人抓手依靠嵌入式傳感器、復雜的反饋回路或先進的機器學習算法,結(jié)合操作員的技能,來抓取易碎或形狀不規(guī)則的物體。美國哈佛大學工程與應(yīng)用科學學院研究人員從大自然中汲取靈感,設(shè)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,類似于水母捕獲獵物的方式。該研究近日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
如果你曾經(jīng)在街機玩過抓玩具游戲,你就會知道使用機器人抓手抓住物體是多么困難。想象一下,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,那么該游戲?qū)⑹嵌嗝戳钊藗X筋。
利用柔性機器人的自然順應(yīng)性并通過順應(yīng)結(jié)構(gòu)對其進行增強,研究人員設(shè)計了一種獨特的抓手,以及一種能夠以最少的規(guī)劃和感知適應(yīng)一系列復雜物體的抓取策略。單獨的觸手或細絲很弱,但細絲集合在一起可抓住并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(guī)劃或反饋控制。
抓手的力量和適應(yīng)性來自于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(cè)比另一側(cè)有更厚的橡膠,所以當管子受壓時,它會像辮子一樣卷曲。
卷發(fā)相互打結(jié)和纏繞,并與物體相互纏繞,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(yīng)用中,抓手可抓取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和配送中新鮮軟水果和蔬菜、醫(yī)療環(huán)境中的脆弱人體組織,甚至可抓取玻璃器皿等不規(guī)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(xiàn)有解決方案,通過用極其順服且形態(tài)復雜的細絲取代需要復雜控制策略的簡單傳統(tǒng)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范圍。
當今的大多數(shù)機器人抓手依靠嵌入式傳感器、復雜的反饋回路或先進的機器學習算法,結(jié)合操作員的技能,來抓取易碎或形狀不規(guī)則的物體。美國哈佛大學工程與應(yīng)用科學學院研究人員從大自然中汲取靈感,設(shè)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,類似于水母捕獲獵物的方式。該研究近日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
如果你曾經(jīng)在街機玩過抓玩具游戲,你就會知道使用機器人抓手抓住物體是多么困難。想象一下,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,那么該游戲?qū)⑹嵌嗝戳钊藗X筋。
利用柔性機器人的自然順應(yīng)性并通過順應(yīng)結(jié)構(gòu)對其進行增強,研究人員設(shè)計了一種獨特的抓手,以及一種能夠以最少的規(guī)劃和感知適應(yīng)一系列復雜物體的抓取策略。單獨的觸手或細絲很弱,但細絲集合在一起可抓住并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(guī)劃或反饋控制。
抓手的力量和適應(yīng)性來自于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(cè)比另一側(cè)有更厚的橡膠,所以當管子受壓時,它會像辮子一樣卷曲。
卷發(fā)相互打結(jié)和纏繞,并與物體相互纏繞,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(yīng)用中,抓手可抓取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和配送中新鮮軟水果和蔬菜、醫(yī)療環(huán)境中的脆弱人體組織,甚至可抓取玻璃器皿等不規(guī)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(xiàn)有解決方案,通過用極其順服且形態(tài)復雜的細絲取代需要復雜控制策略的簡單傳統(tǒng)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范圍。
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