科企岛：机器人机械臂，设计的好帮手

通常，机器人专家可能会花费数月时间手动设计定制机械手，主要是通过反复试验。每次迭代都可能需要必须从头开始设计和测试的新部件。相比之下，这个机器人机械臂不需要任何手动组装或专业知识。与使用数字乐高积木搭建类似，设计师使用该界面从一组保证可制造的模块化组件构建机器人操纵器。用户可以调整机械手的手掌和手指，使其适应特定任务，然后轻松地将触觉传感器集成到最终设计中。

设计完成后，软件会自动生成用于制造机械手的 3D 打印和机器编织文件。触觉传感器通过紧密贴合在机器人手上的针织手套结合在一起。这些传感器使机械手能够执行复杂的任务，例如拾取精致物品或使用工具。

像手套一样合身

定制后，用户识别触觉传感器的位置。这些传感器集成在编织手套中，可牢固地安装在 3D 打印机器人机械手周围。手套由两层织物组成，一层包含水平压电纤维，另一层包含垂直纤维。压电材料在受到挤压时会产生电信号。触觉传感器形成在水平和垂直压电纤维相交的地方；它们将压力刺激转换为可以测量的电信号。

“我们使用手套是因为它们易于安装、易于更换，并且如果我们需要修理其中的任何东西，它们也易于取下，”Zlokapa 解释道。

此外，戴上手套，用户可以用触觉传感器覆盖整个手，而不是像其他机器人操纵器那样将它们嵌入手掌或手指中（如果它们有触觉传感器的话）。

设计界面完成后，研究人员为四项复杂任务制作了定制机械手：捡鸡蛋、用剪刀剪纸、从瓶子里倒水和拧入蝶形螺母。例如，蝶形螺母操纵器有一个加长和偏移的手指，防止手指在转动时与螺母碰撞。这种成功的设计只需要两次迭代。

抓蛋机械手在测试过程中从未打破或掉落鸡蛋，剪纸机械手可以使用比文献中现有的任何机械手更广泛的剪刀。

但在测试机械手时，研究人员发现，由于针织纤维的编织不均匀，传感器会产生大量噪音，这会影响其准确性。他们现在正在研究可以提高机械手性能的更可靠的传感器。

研究人员还想探索额外自动化的使用。由于图形语法规则是以计算机可以理解的方式编写的，因此算法可以搜索设计空间以确定特定任务机器人手的最佳配置。Zlokapa 说，通过自主制造，整个原型制作过程可以在没有人为干预的情况下完成。

“现在我们有了让计算机探索这个设计空间的方法，我们可以回答这个问题，‘人的手是完成日常任务的最佳形状吗？’ 也许有更好的形状？或者也许我们想要更多或更少的手指，或者指向不同方向的手指？这项研究并没有完全回答这个问题，但它是朝着这个方向迈出的一步，”她说。

“这篇论文提出了一个令人兴奋的想法和一个优雅的系统设计，”卡内基梅隆大学机器人研究所助理教授袁文振说，他没有参与这项研究。“在这个机器人的定制化和多功能性非常重要的新时代，它提供了一种思考机器人设计的新方式。它在机械设计、计算机图形学和计算制造之间架起了一座很好的桥梁。我可以预见该系统的许多应用以及该方法的巨大潜力。”

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来源：科企岛APP