我們知道,機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,進而來實現(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)了一款柔性減震機器人抓手,借助傳感器對障礙物進行實時撞擊檢測,進而讓抓手控制更為高效和安全。 據(jù)悉,這種實驗性夾手采用兩個電動指狀物,沿著軌道朝向或遠離彼此滑動。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)作機器人,不僅可以保護正在運輸?shù)奈锲罚可以防止工廠工人受到工業(yè)機器人的傷害。
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)工程和機器人技術(shù),開發(fā)一種新型機械手。該機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動,以用于假手的單獨手指控制。該團隊采用了一種新技術(shù),允許機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,當一個人拿著東西,當它開始滑動時,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,團隊開發(fā)的機械手可在400毫秒內(nèi)作出反應(yīng)。
該團隊還使用一種算法,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)練機械手需要被截肢者進行一系列手部動作。殘肢上還安裝有傳感器,能夠記錄肌肉運動; 一旦理解了運動,該信息可用于控制機械手。
然后,團隊設(shè)計算法以在用戶嘗試抓取對象時啟動機器人自動化。一些用于自動抓取動作的技術(shù)來自之前關(guān)于機器人手臂的研究。不過,該團隊表示,在將算法應(yīng)用到商業(yè)機械手中之前,算法仍存在許多挑戰(zhàn)。