工廠車間的大多數(shù)機(jī)器人都是手工制作的：配備大鉗子或爪子，它們設(shè)計用于執(zhí)行簡單的操作，例如抓取物體，并將其放置在裝配線的其他位置。對于許多工業(yè)機(jī)器人來說，更復(fù)雜的運(yùn)動，例如調(diào)整對象的抓握，仍然是遙不可及的。

麻省理工學(xué)院的工程師現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種方法，可以為簡單的機(jī)器人抓手提供更多的靈活性：將環(huán)境作為幫助之手。由機(jī)械工程助理教授Alberto Rodriguez和研究生Nikhil Chavan-Dafle領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊開發(fā)了一個模型，該模型預(yù)測機(jī)器人抓手需要用力推動環(huán)境中的各種固定裝置以調(diào)整其力量。抓住一個物體。

例如，如果機(jī)器人抓取器的目的是在其中點拾取鉛筆，而是抓住橡皮擦末端，則可以使用環(huán)境來調(diào)整其抓握。Rodriguez的模型不是釋放鉛筆而是再次嘗試，而是讓機(jī)器人稍微松開手柄，將鉛筆推到附近的墻上，足以讓機(jī)器人的抓手更靠近鉛筆的中點。

麻省理工學(xué)院的工程師已經(jīng)設(shè)計出一種方法，可以使用環(huán)境作為幫助，為簡單的機(jī)器人夾具提供更高的靈活性。他們的模型預(yù)測機(jī)器人抓手必須用力推動周圍的固定裝置以調(diào)整其抓握力。

由Melanie Gonick / MIT制作和編輯的視頻。Nikhil Chavan-Dafle和Alberto Rodriguez的機(jī)器人鏡頭和其他編輯

將機(jī)器人與環(huán)境相結(jié)合以提高靈巧性是羅德里格斯稱之為“外在靈巧”的一種方法 - 而不是人類之手的內(nèi)在靈活性。為了以類似的方式調(diào)整一個人對鉛筆的抓地力，一個人用一只手就可以簡單地將手指朝著鉛筆的中心爬行。但是在機(jī)器人手中編程這種內(nèi)在的靈巧性是非常棘手的，顯著提高了機(jī)器人的成本。

借助羅德里格斯的新方法，制造，醫(yī)藥，災(zāi)難響應(yīng)和其他基于夾持器的應(yīng)用中的現(xiàn)有機(jī)器人可以以經(jīng)濟(jì)有效的方式與環(huán)境相互作用，以執(zhí)行更復(fù)雜的操作。

羅德里格茲說：“追逐人手仍是一個非常有效的方向[機(jī)器人技術(shù)]。” “但是，如果你買不起10萬美元的手是非常復(fù)雜的，那么這種[方法]會給非常簡單的抓手帶來靈活性。”

Rodriguez和Chavan-Dafle將于9月份在智能機(jī)器人和系統(tǒng)國際會議上發(fā)表一篇詳細(xì)介紹其新方法的論文。

推動機(jī)器人技術(shù)

羅德里格斯目前正在探索多種方式，在這種方式中可以利用環(huán)境來提高簡單機(jī)器人抓手的靈活性。在正在進(jìn)行的工作中，他的小組正在尋找機(jī)器人可能使用重力來折騰和捕捉物體的方式，以及像桌面這樣的表面如何幫助機(jī)器人在其手指之間滾動物體。

在這篇最近的論文中，該小組研究了一種外在靈活性的方法，稱為“適應(yīng)性推動” - 利用環(huán)境中的固定裝置來操縱被抓物體。

羅德里格斯解釋說：“我們將你在手柄中沒有的靈巧性外包給環(huán)境和手臂。” “而不是手上固有的靈巧，它是外在的，在環(huán)境中。”

研究人員開發(fā)了一個模型，描述了夾子，抓物體和不同類型的外部固定裝置(如角落，邊緣或表面)之間的強(qiáng)力相互作用。為了預(yù)測一個物體如何在一個夾子將物體推向給定的固定裝置時移動，研究人員設(shè)計該模型時要考慮各種因素，包括夾子和物體之間以及物體和環(huán)境之間的摩擦力。作為物體的質(zhì)量，慣性和形狀。

“開發(fā)環(huán)境”

在其當(dāng)前的迭代中，模型預(yù)測夾具必須施加在物體和環(huán)境上的力，以將物體操縱到期望的方向。例如，機(jī)器人如何緊握桿，以及將桿推到一個點上有多難，將桿旋轉(zhuǎn)45度?

Rodriguez和Chavan-Dafle測試了該模型對實際實驗的預(yù)測，使用一個簡單的雙指夾持器來操縱一根短桿，無論是滾動，旋轉(zhuǎn)還是將其滑向三個固定裝置：一個點，一條線和一個平面。該團(tuán)隊測量了機(jī)器人施加的力以將桿操縱到所需的方向，并將實驗力與模型的預(yù)測力進(jìn)行了比較。

羅德里格茲說：“協(xié)議非常好。” “我們驗證了模型?，F(xiàn)在我們正在規(guī)劃方面，看看如何計劃運(yùn)動以產(chǎn)生某些軌跡。我們將來要問的一件事是：你如何在環(huán)境中設(shè)計夾具，以便機(jī)器人的運(yùn)動更可靠，并且可以更快地執(zhí)行?“

最終，羅德里格斯認(rèn)為外在靈巧是一種廉價的方法，可以使簡單的機(jī)器人更靈活地用于各種用途：手術(shù)機(jī)器人可以將手術(shù)刀推到手術(shù)臺上以調(diào)整其抓地力，而現(xiàn)場的法醫(yī)機(jī)器人可能會對一塊反對附近巖石的證據(jù)，以更好地檢查它。

羅德里格茲說：“開發(fā)環(huán)境對于機(jī)器人和研究界來說非常重要。” “任何你在有效載荷或成本或復(fù)雜性，制造，手術(shù)，野外作業(yè)，甚至太空探索等領(lǐng)域都有局限性的應(yīng)用 - 只要你有一個像人手一樣不靈巧的抓手，這[方法]給你一些靈巧。