简单但复杂的机械臂



一个书呆子的笑话:如果您想在世界末日生存,由机器人开始,那就关上门。 机器人在很多方面都取得了成功-准确性,速度,一致性-但仍然无法应付门把手和其他简单的事情。 问题的一部分是他们必须走遍为人类和人类创造的世界。 而且手是自然界中最复杂的机械结构之一。

然而,很快,汽车显然将能够做到这一点。 比萨大学和意大利理工学院的研究人员已经开发出了一种出奇的简单,灵巧的机器人手臂,称为SoftHand 2,仅在两个电动机上运行。 与催眠灵巧的影子灵巧手相比,它由20个电机驱动。 SoftHand向机器人保证,很快就会从他们手中夺走所有东西,而且价格便宜得多。

像其他机器人手臂一样,SoftHand也使用束紧手指的电缆形式的肌腱。 但是它们的位置完全不同。 手中没有一根电缆,而是沿着每个手指中的一组块在蠕动。 她的敏捷性稍差一些,但是它大大降低了成本和能耗。 这是正常的-没有适用于所有机器人操纵器的通用技术。 在某些情况下,更高级的抢劫者会找到应用程序-如SoftHand会找到它。

为了创建手,研究人员首先创建了一个只有一个电机的SoftHand的简化版本。 “这个想法是,当您打开电动机时,电缆的长度会减少,这会导致其压紧抓地力,”帮助设计系统的Robotenik Cosimo Della Santina说。

释放肌腱,由于关节的弹性,手指将再次张开手掌伸直。 例如,当您需要抓住球时,这非常有用。 但是,由于手指同步移动,因此无法进行更细微的操作。



添加第二个电机会显着提高SoftHand 2的灵活性。请查看上图。 电缆的每一端仍缠绕所有手指,并连接到位于手腕中的两个电机之一。 如果沿一个方向启动电动机,则电缆会缩短,并且您会从上一行(A,B,C和D)获得手势-与SoftHand的原理相同。

但是,如果以不同的方向启动电动机,则会遇到更复杂的情况-E,F,G和H。在这种情况下,一台电动机释放电缆,另一台选择电缆。 “当电缆在许多块中移动时,电缆张力不会保持恒定,” Della Santina说。

如果电缆拉动一台电机,则最靠近它的一端的张力会更大。 如果另一个电动机释放电缆,则电缆末端的张力会减小。 通过这种方式发挥压力,您可以使用数量比机器人手臂通常少得多的电缆来使用SoftHand,并且仍然可以使手指移动。



查看上面的动画,您将看到第二个电机的不同之处。 左手是唯一的电动机,右手-已经有两个。 第一个可以最大程度地发挥作用,将所有手指都挤在球上。 由于电缆张力不同,第二个可以用手指有选择地工作。 同样的原理适用于纸币的捕获。



仅存在两个电机,SoftHand可以进行一系列令人印象深刻的操作。 她可以伸出食指来摆动阀门,或从桌子上滑下来。 她甚至可以从罐子上拧下盖子。 而且所有这些都是相对便宜的。 毕竟,电动机越多,价格就越高。

卡内基梅隆大学设计机器人手臂的机器人工程师Lerrel Pinto说:“要让机器人学习和做各种有趣的事情,我们需要廉价,可靠和先进的系统。” 他补充说:“我认为他们的手可以做出很大的妥协。”但真正的考验是找到这种手的真正用途。 “可以用于离线学习吗? 它的可靠性如何,可以承受数千次捕获? 这些问题没有答案。”

SoftHand是一个有前途的项目,但是像Shadow Dexterous Hand这样的更复杂的机械手仍然可以提供一些东西。 SoftHand可以处理定型行为,例如拧开罐子上的盖子,Shadow及其许多电机可以更好地适应复杂的任务。

而且,SoftHand可以轻松应对拳头打招呼。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN423237/


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