具有觸覺指尖的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了新的靈巧壯舉

提高機(jī)械手的靈活性對(duì)于超市貨物搬運(yùn)或垃圾分類回收等自動(dòng)化任務(wù)具有重要意義。

在機(jī)器人學(xué)和人工智能教授 Nathan Lepora 的帶領(lǐng)下，布里斯托爾大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一只四指機(jī)械手，它擁有人造觸覺指尖，能夠以任何方向和方位旋轉(zhuǎn)球和玩具等物體。它甚至可以在手倒置時(shí)做到這一點(diǎn)——這是以前從未做過的事情。該論文已發(fā)布到arXiv預(yù)印本服務(wù)器。

2019 年，OpenAI 成為首個(gè)展示類似人類靈巧機(jī)械手的團(tuán)隊(duì)。然而，盡管登上了頭條新聞，OpenAI 很快解散了其 20 人的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)。OpenAI 的裝置使用一個(gè)裝有 19 個(gè)攝像頭和 6,000 多個(gè) CPU 的籠子來學(xué)習(xí)可以控制機(jī)械手的龐大神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但這項(xiàng)操作需要大量成本。

Lepora 教授和他的同事想看看是否可以使用更簡(jiǎn)單、更具成本效益的方法獲得類似的結(jié)果。

在過去的一年里，來自麻省理工學(xué)院、伯克利大學(xué)、紐約(哥倫比亞大學(xué))和布里斯托爾大學(xué)的四支大學(xué)團(tuán)隊(duì)展示了機(jī)器人手部靈活性的復(fù)雜動(dòng)作，從拾起和傳遞棍子到手中旋轉(zhuǎn)兒童玩具——而且所有動(dòng)作都使用簡(jiǎn)單的裝置和臺(tái)式計(jì)算機(jī)完成。

正如最近的《科學(xué)機(jī)器人》文章“未來在于一雙觸覺手”所詳述的那樣，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵進(jìn)步是所有團(tuán)隊(duì)都在他們的機(jī)器人手中建立了觸覺。

由于智能手機(jī)攝像頭的進(jìn)步，開發(fā)高分辨率觸覺傳感器成為可能，智能手機(jī)攝像頭現(xiàn)在非常小，可以輕松地放入機(jī)器人指尖。

Lepora 教授解釋說：“在布里斯托爾，我們的人造觸覺指尖采用了 3D 打印的針狀乳頭網(wǎng)格，位于皮膚下側(cè)，基于復(fù)制人體皮膚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。”

“這些乳頭狀突起是用先進(jìn)的 3D 打印機(jī)制作的，它可以混合軟硬材料來創(chuàng)建類似生物學(xué)中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

“這是第一次在倒置的機(jī)械手上實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)，這非常令人興奮，因?yàn)橹皼]有人做過這樣的事情。起初，機(jī)器人會(huì)扔下物體，但我們找到了使用觸覺數(shù)據(jù)訓(xùn)練手的正確方法，即使手在機(jī)械臂上揮動(dòng)，它也會(huì)突然起作用。”

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