傳感器讓新型柔性減震機(jī)械手更安全

　　我們知道，機(jī)械手可通過感知器的內(nèi)部傳感器檢測本身的狀態(tài)，如速度、位置、加速度等，進(jìn)而來實(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)境信息通過外部傳感器進(jìn)行檢測。

　　最近，美國紐約州立大學(xué)布法羅分校科學(xué)家開發(fā)了一款柔性減震機(jī)器人抓手，借助傳感器對障礙物進(jìn)行實(shí)時撞擊檢測，進(jìn)而讓抓手控制更為高效和安全。 據(jù)悉，這種實(shí)驗(yàn)性夾手采用兩個電動指狀物，沿著軌道朝向或遠(yuǎn)離彼此滑動。每個指狀物都安裝在一個磁性底座上，磁性底座位于兩個“排斥”的釹磁鐵之間，用于推動它。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間隙，這個間隙可以起到減震彈簧的作用。

　　當(dāng)兩個手指靠在一起以抓住它們之間的物體時，每個手指兩側(cè)的磁鐵相對靠近其底座，通過推動手指保持牢固地固定就位。隨著該物品隨后被抓起和移動(通過附著抓手的機(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，集成傳感器會檢測到撞擊，并通過將磁鐵移動遠(yuǎn)離手指瞬間響應(yīng)。這減小了排斥力，允許兩個手指通過相對于夾持器的其余部分暫時滑動來吸收沖擊。

　　一旦障礙物被清除，磁鐵就會重新移回，將手指推回到原來的位置。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)，開發(fā)一種新型機(jī)械手。該機(jī)械手使用的其中一個概念從神經(jīng)工程中獲取，涉及確定截肢者殘肢上的肌肉活動的運(yùn)動，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)。

　　抓住物體的一個挑戰(zhàn)是防止它們掉落。科學(xué)家們表示，當(dāng)一個人拿著東西，當(dāng)它開始滑動時，他們只有幾毫秒的時間來作出反應(yīng)。由于手指上的壓力傳感器，團(tuán)隊(duì)開發(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)如何解碼用戶意圖并將該意圖轉(zhuǎn)換為假手的手指移動。訓(xùn)練機(jī)械手需要被截肢者進(jìn)行一系列手部動作。殘肢上還安裝有傳感器，能夠記錄肌肉運(yùn)動; 一旦理解了運(yùn)動，該信息可用于控制機(jī)械手。

　　然后，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)算法以在用戶嘗試抓取對象時啟動機(jī)器人自動化。一些用于自動抓取動作的技術(shù)來自之前關(guān)于機(jī)器人手臂的研究。不過，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)。