可穿戴辅助机器人为你双手提供更多可能

你曾经尝试以单手打开瓶盖或信封封口吗?或是其他需要用两只手来做的事?现在,如果你穿戴上美国麻省理工学院(MIT)开发的新式机器手腕,这些工作要以单手来做,可说是轻而易举。尽管这款可穿戴式机器人仍处于原型阶段,但已为具备"协同作用"(synergism)的辅助机器人技术建立新的典范。

"众所周知,人类的手部动作是由机体间的协同所控制──这就是肌肉群经由单一控制讯号启动的概念,"MIT博士候选人Faye Wu指出,"我们想把这种协同控制的概念延伸至可穿戴式机器人研究上。"

MIT博士候选人Faye Wu表示,在靠近拇指和小指旁的两个机械手指可依照人类手指的动作,协助用户以单手完成通常需要两只手才能进行的任务。(来源:MIT)

为此,可穿戴的手腕机器人配备一副手套,可测量每个手指的角度和方向,然后将控制讯号传送至其他手指以实现协同反应。例如,在抓取一个大型对象时,一般的手指只需抓住顶部,让较长的机器人手指抓握住底部。

"当我们用餐时手拿刀叉或是驾驶汽车,如果长时间使用这些工具,就会感觉他们像是身体的一部份。因此,这就是我们试图用在机器人的想法。如果人们有了额外的手指或手臂,而且能与其良好互动,就会感觉他们就像是身体的一部份延伸,"MIT机械工程教授Harry Asada说。

Asada的研究小组正开发新的协同算法,让额外的机器人附件协助难以用单手完成的任务,未来,还可能进一步协助人类顺利完成以双手或双臂难以完成的工作。此外,并不需要给这些机器手人清楚的指令,它就能依照与人类手指协同作业的方式,配合手指的动作与需要共同抓取对象。

MIT将这种额外的机器手指称为"赘生"手指,因为它们是由连接在一起的驱动器组成,与人类的手指头共同发挥同等强度的力量。研究人员们经由探索人类抓取对象的方式发现,手指的这种协同作用只需利用两种基本算法──使手指并拢,以及向内弯曲取物。大多数的对象抓取动作都只是这两种基本模式的组合。

研究人员们希望,这些基本模式也适用于其他肢体发挥"生物-机器"协同效应,不过,研究人员的下一步在于为这项组合添加动力。例如,如何让机器手指知道要施加更多力量,才能拾取沉重或光滑的小对象?其次,不同的人在抓取对象的施力与方式也有所不同,因而必须为不同的技巧编译工具库,使机器人可针对协助对象从工具库中挑选正确的算法,学习辨识以及更有效地进行协助。

该研究小组还致力于缩小机器手指机制,使其能够内建于手环中,在需要时才弹出多余手指来帮忙,在不用时又能随即内折妥善收藏。

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2014-07-28

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