麻省理工新作:模块化高精度灵巧手
- 来源:OFweek机器人网
- 2023/10/19 10:57:08
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近些年,关于人形机器人的研究越来越热门,当机器人的系统变得逐渐复杂,对机器人零件的要求也会随之提升。其中,机器人的夹具又叫灵巧手,其设计是实现类似人类抓取和操作物体的关键一环,一款既满足高精度运动需求,又需要成本效益和易制造性的灵巧手是零部件厂商们所追求的目标。
前不久,麻省理工学院(MIT)的研究团队最近推出了一款创新型高精度灵巧手,其采用模块化结构,使得灵巧手不仅易于升级,还便于制造。
关于灵巧手设计的初衷,研究团队的 Chao Liu和Andrea Moncada在文章中写道:“虽然平行抓手和多指机器人手已经得到很好的发展,并且在结构化环境中普遍使用,但设计一种高度铰接的机器人手,可以与人类的手相媲美,以处理各种日常操作和抓取任务,仍然是机器人技术中的一个挑战,灵活性通常需要更多的执行器,但也会导致更复杂的机构设计,并且制造和维护成本更高。软材料能够在与物理世界交互时提供合规性和安全性,但难以建模。”
这个灵巧手的设计具备人类骨骼结构,以人类食指骨骼为基础,包括四个骨头,通过三个销关节相互连接。此外,灵巧手手的远端指骨的关节内放置了沿直径方向磁化的磁体,以提供更灵活的运动。同时,该灵巧手还设计了角度传感器板,并将其安装在中指骨的一个关节内,以增强精准度。
降低灵巧手的工业成本,最核心的目标就是减少昂贵且复杂的组件,尽管高精度的要求使得灵巧手需要有很多执行器,但研究团队使用模块化结构,尽可能地保证能够执行高级别的动作的同时成本更低。
使用模块化设计还有另一个好处,可以根据实际使用情况增减手指,极大满足了用户使用中的个性化需求。只需要将组件进行重新排列,就可以让灵巧手实现不同的抓取类型或在不同场景中提高性能。
这款灵巧手中的刚性和软质部件都相对容易获取,这也是未来该产品能否完成商业化落地的关键之一。骨骼部分的“骨头”可以通过3D打印制造,而磁体、传感器和电缆等部件都可以轻松购买。而制造灵巧手的外部“皮肤”同样采用了简单的工艺,他们首先使用3D打印技术创建各种模具部件,然后使用这些模具来制作出硅胶手指的形状。
在实验过程中,研究人员制造了一个具有五个手指的机械手原型,并对其性能进行了评估。结果显示,这款机械手成功地模仿人手的抓取方式,能够稳固地抓住各种不同尺寸和硬度的物体,包括塑料杯、钢笔和圆形塑料环。
研发团队透露,这款机械手的未来发展将包括增加拇指的额外旋转自由度,设计紧凑的手腕用于固定电子设备,以及开发更智能的操作和抓握控制策略。
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