傳感器讓新型柔性減震機(jī)械手更安全

　　我們知道，機(jī)械手可通過(guò)感知器的內(nèi)部傳感器檢測(cè)本身的狀態(tài)，如速度、位置、加速度等，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)本身與環(huán)境信息，如距離、溫度和壓力的相互作用，環(huán)境信息通過(guò)外部傳感器進(jìn)行檢測(cè)。

　　最近，美國(guó)紐約州立大學(xué)布法羅分校科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一款柔性減震機(jī)器人抓手，借助傳感器對(duì)障礙物進(jìn)行實(shí)時(shí)撞擊檢測(cè)，進(jìn)而讓抓手控制更為高效和安全。 據(jù)悉，這種實(shí)驗(yàn)性?shī)A手采用兩個(gè)電動(dòng)指狀物，沿著軌道朝向或遠(yuǎn)離彼此滑動(dòng)。每個(gè)指狀物都安裝在一個(gè)磁性底座上，磁性底座位于兩個(gè)“排斥”的釹磁鐵之間，用于推動(dòng)它。兩塊磁鐵實(shí)際上都不接觸底座，所以底座的兩側(cè)和相應(yīng)的磁鐵之間都有一個(gè)間隙，這個(gè)間隙可以起到減震彈簧的作用。

　　當(dāng)兩個(gè)手指靠在一起以抓住它們之間的物體時(shí)，每個(gè)手指兩側(cè)的磁鐵相對(duì)靠近其底座，通過(guò)推動(dòng)手指保持牢固地固定就位。隨著該物品隨后被抓起和移動(dòng)(通過(guò)附著抓手的機(jī)械臂)，抓手總是可能意外地撞擊障礙物。如果發(fā)生這種情況，集成傳感器會(huì)檢測(cè)到撞擊，并通過(guò)將磁鐵移動(dòng)遠(yuǎn)離手指瞬間響應(yīng)。這減小了排斥力，允許兩個(gè)手指通過(guò)相對(duì)于夾持器的其余部分暫時(shí)滑動(dòng)來(lái)吸收沖擊。

　　一旦障礙物被清除，磁鐵就會(huì)重新移回，將手指推回到原來(lái)的位置。此外，該系統(tǒng)可用于與人合作的協(xié)作機(jī)器人，不僅可以保護(hù)正在運(yùn)輸?shù)奈锲罚�還可以防止工廠工人受到工業(yè)機(jī)器人的傷害。

　　目前，該技術(shù)已通過(guò)衍生公司商業(yè)化，與第三方機(jī)械臂一起使用。相關(guān)研究成果在最近發(fā)表在《IEEE Transactions on Industrial Electronics》雜志上。

　　近期，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家也結(jié)合神經(jīng)工程和機(jī)器人技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種新型機(jī)械手。該機(jī)械手使用的其中一個(gè)概念從神經(jīng)工程中獲取，涉及確定截肢者殘肢上的肌肉活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，以用于假手的單獨(dú)手指控制。該團(tuán)隊(duì)采用了一種新技術(shù)，允許機(jī)械手抓住物體并與他們保持聯(lián)系以完成抓取物體的任務(wù)。

　　抓住物體的一個(gè)挑戰(zhàn)是防止它們掉落。科學(xué)家們表示，當(dāng)一個(gè)人拿著東西，當(dāng)它開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，他們只有幾毫秒的時(shí)間來(lái)作出反應(yīng)。由于手指上的壓力傳感器，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的機(jī)械手可在400毫秒內(nèi)作出反應(yīng)。

　　該團(tuán)隊(duì)還使用一種算法，該算法學(xué)習(xí)如何解碼用戶(hù)意圖并將該意圖轉(zhuǎn)換為假手的手指移動(dòng)。訓(xùn)練機(jī)械手需要被截肢者進(jìn)行一系列手部動(dòng)作。殘肢上還安裝有傳感器，能夠記錄肌肉運(yùn)動(dòng); 一旦理解了運(yùn)動(dòng)，該信息可用于控制機(jī)械手。

　　然后，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)算法以在用戶(hù)嘗試抓取對(duì)象時(shí)啟動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)化。一些用于自動(dòng)抓取動(dòng)作的技術(shù)來(lái)自之前關(guān)于機(jī)器人手臂的研究。不過(guò)，該團(tuán)隊(duì)表示，在將算法應(yīng)用到商業(yè)機(jī)械手中之前，算法仍存在許多挑戰(zhàn)。