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机械手具有柔软灵敏的手指可以以前所未有的灵活性处理电缆江智民

最佳娱乐网 2022-09-29 16:13:38

机械手具有柔软灵敏的手指，可以以前所未有的灵活性处理电缆

对于人类而言，操纵诸如绳索，金属丝或电缆之类的细小的柔性物体可能具有挑战性。

但是，如果这些问题对人类来说很难解决，那么对于机器人来说几乎是不可能的。当电缆在手指之间滑动时，其形状会不断变化，并且机器人的手指必须不断地感测和调整电缆的位置和运动

标准方法使用了一系列缓慢和增量的变形以及机械固定装置来完成工作。

最近，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的一组研究人员以更接近于人类的方式从另一个角度进行了研究。该团队的新系统使用了一对带有高分辨率触觉传感器的软机器人抓手，以成功操纵自由移动的电缆。

可以想象使用这样的系统来完成工业和家庭任务，有一天，机器人可以帮助我们打结，打线，甚至进行外科手术缝合。

团队的第一步是制造新颖的两指抓爪。相对的手指轻巧，移动迅速，可以灵活，实时地调整力和位置。

手指尖上是基于视觉的“ GelSight”传感器，该传感器由软橡胶制成，并带有嵌入式摄像头。抓爪安装在机械臂上，该机械臂可以作为控制系统的一部分移动。

团队的第二步是创建感知和控制框架以允许电缆操纵。为了感知，他们使用GelSight传感器估计了手指之间的电缆的姿势，并测量了电缆滑动时的摩擦力。两个控制器并行运行：一个控制器调节抓地力，另一个控制器调节抓手姿势以将电缆保持在抓手内。

当安装在手臂上时，抓爪可以可靠地跟随USB电缆，从随机抓握位置开始。然后，结合第二个抓具，机器人可以“手动”移动电缆，以找到电缆的末端。它也可以适应不同材料和厚度的电缆。

作为其强大功能的进一步演示，该机器人执行了人类将耳塞插入手机时通常执行的动作。

从自由浮动的耳塞式电缆开始，该机器人可以在其手指之间滑动电缆，在感觉到插头碰到手指时停止，调整插头的姿势，最后将插头插入插孔。

麻省理工学院的博士后，主要作者Yu She在有关该系统的新论文中说：“操纵软物体在我们的日常生活中非常普遍，例如电缆操纵，布折叠和打结。” “在许多情况下，我们希望机器人帮助人类完成这类工作，特别是当任务重复，乏味或不安全时。”

电缆跟随具有挑战性，原因有二。首先，它需要控制“抓握力”和“抓握姿势”。

在连续操作期间，很难从常规视觉系统中捕获此信息，因为它通常被遮挡，解释成本高昂，有时甚至不准确。

而且，仅靠视觉传感器无法直接观察到此信息，因此该团队使用了触觉传感器。抓手的关节也很灵活，可以保护它们免受潜在冲击。

该算法还可以推广到具有各种物理特性的不同电缆，也可以推广到不同速度的电缆。

当比较应用于团队抓爪的不同控制器时，他们的控制策略可以将电缆保持在手的距离比其他三个更长。

例如，“开环”控制器仅遵循总长度的36％，夹持器在弯曲时很容易丢失电缆，并且需要多次抓紧才能完成任务。

展望未来

研究小组发现，由于GelSight传感器的凸面，很难在电缆到达手指边缘时将电缆向后拉。因此，他们希望改善手指传感器的形状，以提高整体性能。

将来，他们计划研究更复杂的电缆操纵任务，例如电缆布线和通过障碍物插入电缆，并且他们最终希望探索汽车行业中的自主电缆操纵任务。