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    MIT教授開發用感覺抓取物品的機器抓手

    2022-05-10 10:37 性質:原創 作者:南山 來源:中國AGV網
    免責聲明:AGV網(www.1plusnone.com)尊重合法版權,反對侵權盜版。(凡是我網所轉載之文章,文中所有文字內容和圖片視頻之知識產權均系原作者和機構所有。文章內容觀點,與本網無關。如有需要刪除,敬請來電商榷?。?/div>
    在最近的一個項目中,美國麻省理工學院(MIT)計算機科學與人工智慧實驗室 (CSAIL )的機械工程博士生 Edward Adelson(愛德華-阿德爾)教授和 Sandra Liu (桑德拉 劉)開發了一種機器人...

    在最近的一個項目中,美國麻省理工學院(MIT)計算機科學與人工智慧實驗室 (CSAIL )的機械工程博士生 Edward Adelson(愛德華-阿德爾)教授和 Sandra Liu (桑德拉 劉)開發了一種機器人抓手,使用新穎的“GelSight Fin Ray”手指,就像人的手一樣,它足夠柔軟以操縱物體。

    一個大型金屬機器人,用單調的語調說話,用笨重的步伐移動,這樣的概念有點難以撼動。但是,軟體機器人領域的從業者在腦海中有一個完全不同的形象--由順應性部件組成的自主設備,觸感溫和,比R2-D2或機器人羅比更接近于人類的手指。

    愛德華-阿德爾森教授和他在麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室(CSAIL)的感知科學小組現在正在追求這種模式。在最近的一個項目中,阿德爾森和桑德拉--CSAIL的一名機械工程博士生--已經開發了一個使用新型 "GelSight Fin Ray "手指的機器人抓手,它像人類的手一樣,足夠柔軟,可以操縱物體。這項工作與該領域其他工作的不同之處在于,劉和阿德爾森為他們的抓手賦予了觸摸傳感器,這些傳感器可以達到或超過人類皮膚的靈敏度。

    他們的工作上周在2022年IEEE第五屆軟體機器人國際會議上發表。

    由于德國生物學家 Leif Kniese 在 1997 年的發現,鰭射線已成為軟機器人中的熱門項目。他注意到,當他用手指推魚尾時,光線會朝著施加的力彎曲,幾乎擁抱他的手指,而不是傾斜離開。這種設計已經流行起來,但它缺乏觸覺敏感度?!八猛緩V泛,因為它可以被動地適應不同的形狀,因此可以抓取各種物體,”劉解釋道?!暗珵榱顺皆擃I域其他人已經完成的工作,我們著手將豐富的觸覺傳感器整合到我們的抓手中?!?/p>

    抓手由兩個靈活的鰭射線手指組成,它們符合它們接觸的物體的形狀。手指本身是由 3D 打印機上制造的柔性塑料材料組裝而成,這在該領域是相當標準的。然而,通常用于軟機器人抓手的手指具有貫穿其內部長度的支撐橫梁,而 Liu 和 Adelson 將內部區域挖空,以便為相機和其他感官組件騰出空間。

    攝像頭安裝在鏤空腔體一端的半剛性背襯上,腔體本身由 LED 照明。相機面對一層由硅膠(稱為“GelSight”)組成的“感官”墊,該墊粘在一層薄薄的丙烯酸材料上。亞克力板依次連接到內腔另一端的塑料指狀件上。觸摸物體后,手指將無縫折疊在物體周圍,與物體的輪廓融為一體。通過準確確定硅膠和丙烯酸板在這種相互作用過程中如何變形,相機以及隨附的計算算法可以評估物體的一般形狀、表面粗糙度、空間方向以及由(和傳授給)每個手指。

    劉和阿德爾森在一項實驗中測試了他們的抓手,在該實驗中,只有兩個手指中的一個被“感知”了。他們的設備成功地處理了迷你螺絲刀、塑料草莓、丙烯酸涂料管、Ball Mason 罐和酒杯等物品。例如,當抓手拿著假草莓時,內部傳感器能夠檢測到其表面的“種子”。手指抓住油漆管,但沒有用力擠壓,以免破壞容器并濺出里面的東西。

    GelSight 傳感器甚至可以辨認出梅森罐上的字母,并且以一種相當聰明的方式做到了。罐子的整體形狀首先是通過觀察亞克力板在包裹它時如何彎曲來確定的。然后通過計算機算法從硅膠墊的變形中減去該圖案,剩下的只是由于字母而引起的更微妙的變形。

    由于光的折射,玻璃物體對于基于視覺的機器人來說是一個挑戰。觸覺傳感器不受這種光學模糊性的影響。當抓手拿起酒杯時,它可以感覺到酒杯的方向,并確保酒杯在慢慢放下之前是筆直向上的。當底座接觸桌面時,凝膠墊感應到接觸。10 次試驗中有 7 次正確放置,謝天謝地,在拍攝該實驗期間沒有損壞玻璃。

    沒有參與這項研究的卡內基梅隆大學機器人研究所助理教授袁文振說:“用軟體機器人進行傳感一直是一個巨大的挑戰,因為很難將傳統上是剛性的傳感器設置在柔軟的身體,”袁說?!斑@篇論文為這個問題提供了一個巧妙的解決方案。作者使用了一種非常智能的設計,使他們的基于視覺的傳感器適用于順從的抓手,從而在機器人抓取物體或與外部環境交互時產生非常好的結果。該技術有很大的潛力被廣泛用于現實環境中的機器人抓手?!?/p>

    劉和 阿德爾森 可以預見 GelSight Fin Ray 的許多可能應用,但他們首先考慮進行一些改進。通過挖空手指為他們的感覺系統騰出空間,他們引入了一種結構不穩定性,一種扭曲的傾向,他們認為可以通過更好的設計來抵消這種傾向。他們希望制造與其他研究團隊設計的軟機器人兼容的 GelSight 傳感器。他們還計劃開發一種三指夾持器,可用于拾取水果和評估其成熟度等任務。

    在他們的方法中,觸覺傳感基于廉價的組件:相機、一些凝膠和一些 LED。劉希望通過像 GelSight 這樣的技術有可能提出既實用又負擔得起的傳感器。至少,這是她和實驗室其他人正在努力實現的目標。

    美國麻省理工學院(MIT)的Hyperloop II團隊由一組具有航空航天,機械,電氣和系統工程背景的多學科研究人員組成。

    MIT四十名學生合作設計和制造了Hyperloop II,這是一種高速、無摩擦的車輛,旨在通過空氣懸浮技術來運載人員或貨物。Hyperloop與許多需要軌道或在真空管運行軌道列車不同,這款模型僅需要平坦的表面并能在氣墊上行駛。它不依賴昂貴的磁性系統為其懸浮提供動力,不需要高昂的真空環境。

    Hyperloop II是2019年在SpaceX Hyperloop Pod競賽中唯一以其功能齊全的空氣懸浮吊艙而聞名。這是一項年度的超級環形高鐵車廂大賽大賽,SpaceX公司旨在鼓勵開發新的運輸方式。該團隊在去年比賽中排名第5,并獲得了創新獎。因為大火摧毀了原始原型后,三周后該團隊再次對其軌道車進行了大幅度修改。

    美國MIT開發的AirLev是第一款電動高速無摩擦空氣懸浮軌道車,旨在通過其空氣懸浮技術來運載人員或貨物。該團隊在2019年的SpaceX-Hyperloop大賽上展示了升級版-Hyperloop II,該軌道車在20秒內,以0到200 mph(時速200英里/352公里)迅速提升。


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