近年来，机器人专家已经开发出越来越复杂的机器人系统，旨在模仿人体的结构和功能。这项工作包括机器人的手，让机器人像人类一样在完成日常任务时抓住物体并操纵它们的抓手。
理想情况下，机器人手应该能够执行高度精确的运动，同时也相对便宜且易于制造。然而，到目前为止，大多数仿生机械手骨架结构的设计都非常复杂，包含了许多先进的部件，这使得它们很难大规模制造。
麻省理工学院(MIT)的研究人员最近发明了一种新的高精度机器人手，由于其部件可以使用3D打印和激光切割等常用技术制作，因此更容易升级。他们在《2023年IEEE软机器人国际会议》(RoboSoft)杂志上发表的一篇论文中介绍了他们的机器人手，它基于所谓的模块化结构，这意味着它由多个构建块组成，可以重新排列以实现不同的运动。
Chao Liu, Andrea Moncada和他们的同事在他们的论文中写道:“虽然平行抓取器和多指机器人手已经发展得很好，并且在结构化环境中被广泛使用，但在机器人技术中，设计一个高度铰接的机器人手，可以与人手相媲美，来处理各种日常操作和抓取任务，仍然是一个挑战。”
“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，制造和维护成本更高。软材料在与物理世界互动时能够提供合规性和安全性，但很难建模。”
Liu, Moncada和他们的合作者最近工作的主要目标是创造一个灵活的机械手，不需要特别复杂和昂贵的部件。然而，这种灵活的手应该仍然能够比完全基于刚性材料的机器人抓手执行更高级的动作，最终提高机器人的物体操作技能。
刘、蒙卡达和他们的同事写道:“这项工作展示了一种混合生物灵感的机器人手，它结合了柔软物质和刚性元素。”“传感集成到刚体中，从而以一种简单的方式进行姿态估计，具有高灵敏度。”
麻省理工学院的研究小组创造的模块化机械手可以很容易地适应不同的应用。例如，研究人员可以选择增加或减少手指，并以不同的方式排列其组成部分，以实现不同的抓取类型或提高其在特定场景中的性能。
研究人员写道:“拟制的手采用模块化结构，可以快速制造和编程。”“制作过程经过精心设计，因此可以用低成本的材料制作一只完整的手，并以高效的方式组装。”
值得注意的是，用于制造新机械手的刚性和柔性部件都很容易制造。构成手骨架的“骨头”可以3D打印，而其中包含的磁铁、传感器和电缆在市场上很容易买到。
为了制造骨骼周围的皮肤，研究小组使用了简单的两步成型工艺。他们首先使用3D打印技术制作了不同的模具，然后用这些模具将硅胶塑造成手指的形状。
作为研究的一部分，Liu、Monada和他们的同事制作了一个有五个手指的手的原型，并评估了它的性能。他们发现，这只手可以成功地进行不同类型的抓取，模仿人类的手抓取和握住各种物体的方式。他们的机器人手能够牢固地抓住各种不同大小的柔性和刚性物体，包括塑料杯、钢笔和圆形塑料环。
机器人手很快就会被进一步开发和测试，以增强和验证它的能力。最终，它可以与其他机械肢体集成，创造出更擅长操纵物体的可伸缩人形机器人。
研究人员在他们的论文中总结道:“未来的工作包括设计一个手掌，为拇指提供额外的旋转自由度，设计一个紧凑的手腕来容纳电子设备，以及开发灵活操作和抓取的控制策略。”
更多信息:刘超等，模块化仿生机械臂的高灵敏度，2023 IEEE软机器人国际会议(RoboSoft)(2023)。DOI: 10.1109 / RoboSoft55895.2023.10121946。关于arXiv: DOI: 10.48550/ arXiv .2309.16081
?2023 Science X Network
引用:受人类启发的机械手
基于模块化结构(2023,October 10)，从https://techxplore.com/news/2023-10-human-inspired-robotic-ba检索2023年10月10日
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