機器之心報道
編輯：佳琪
極致的「多面手」
在夜深人靜之時，你正舒適地躺在床上，刷了一會兒手機，準備進入夢鄉(xiāng)，但房間的燈還沒關。此時此刻，是不是特別希望有一只無形的手能飄然而至，幫你輕輕地關掉那盞燈，讓你安心入睡呢？
正窩在沙發(fā)上，手上的薯片袋子空了，但眼前的電視劇正演到高潮，不想錯過一分一秒。遠在客廳另一頭的柜子里，還有更多零食。這時，是不是希望有一種方式，可以不用起身，就能讓零食自動遞到嘴邊呢？
你說：「沒關系，這些活兒以后總有機器人代勞?！?/p>
但繼續(xù)想下去，腦海里首先浮現(xiàn)的畫面是不是一個輪式或人形的機器人慢慢地走過去，抬起手臂，幫你把東西遞過來呢？
當我們談論有抓握能力的機器人時，我們的第一印象或許是安裝在手臂上的機器人手，或許是矗立在生產流水線旁的機械臂。究其原因，我們之所以這么設計機器人，是因為人類的手只有和手臂連在一起的時候才管用，一旦真的「剁手」，我們就要變身「獨臂大俠」了。
但是機器人和人類并不一樣，它們的零部件都是獨立的，不必受這種限制。退一步講，如果有五個手指，然后再把它翻轉 180 度，那不就相當于有五只腳嗎？按照這個思路想下去，我們?yōu)槭裁床荒茏鲆恢荒茏约簞拥氖帜兀?/p>
近期，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院和麻省理工學院的研究團隊開發(fā)了一種「手腳并用」的機器人，論文將在本周于鹿特丹舉行的 ICRA@40 上發(fā)表。
更神奇的是，它是一款很有主見的機器人。它可以從手臂脫離，然后爬行到原來夠不到的地方，識別物體，然后抓取，就像這樣：
抓到后，它還能調整自己的姿勢，用剩下的三根手指「爬」回來，然后召喚手臂前來接應：
尋找一下接口，對齊之后，就能再合體成一只完整的手臂了：
如果它不是機器人形態(tài)，那毒液可能得找它認個親。
該團隊也發(fā)布了一個視頻來介紹他們的研究成果。在視頻中，他們首先展示了一個普通機械臂。
- 視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch?v=3xBnIZkclI8&t=35s
如果這個機械臂想要拿桌子上的兩個物體，那么它首先需要對手進行定位，以避免不必要的碰撞。
有一個物體放顛倒了，機器人需要旋轉 180 度，才能抓住它。
一旦把桌面上的兩個物體拿遠，超出機器人的臂展，那么沒有移動能力的機械臂就拿不到了。
為了同時解決這三個問題，該團隊設計了一只可以反轉的機械手。除了可以自由離開手臂，它還是一個「真?多面手」，一只手就能包攬正手和反手，讓同一只手發(fā)揮兩只手的效果：
為了設計機械手，該團隊表示主要要解決兩個問題，第一是如何抓住多個物體？其次是如何實現(xiàn)「爬」的功能。
接下來要解決的問題是需要多少根具有 4 個自由度的手指？要達成目標，手指應該彎曲成什么形狀？因此，該團隊設計了一個解決問題的框架。
他們首先開發(fā)了一個全面的抓握分類方法，探索用兩個手指拿 1 個物體、再增加到同時拿 2 個、3 個物體的方式。
接下來，他們?yōu)闄C械手添加了更多負責爬行功能的手指。他們利用遺傳算法來自動調整和優(yōu)化 CPGs 的行為，從而使得機械手能以更自然和高效的方式移動。
具體來說，他們采用了 Mujoco 來測試和優(yōu)化機械手的爬行能力，并使用行進距離作為適應度函數(shù)，篩選出能夠爬行得更遠的設計與參數(shù)。
最后，他們在現(xiàn)實世界中測試機械手的「手指抓握力」，看它是否能在爬行的時候緊緊抓住物體，還能分出正反兩面，分別抓住物體。
而酷炫的脫離和附著功能，是通過在手腕上的磁鐵進行對齊，再由一個伸出的螺絲鎖緊，確保手部牢固地固定實現(xiàn)的。
這篇研究的第一作者 Xiao Gao 表示：「雖然你可能在恐怖電影中見過類似的場景，但我們是應該是第一個把這個想法引入到機器人技術里的?！?/p>
盡管目前的演示仍然需要手動操作，但 Xiao Gao 表示，他們正在實驗室測試一款具備外部定位功能的自動化版本。整個抓取流程：包括手部的脫離、爬到手臂無法觸及的區(qū)域、拾取物體，再返回并重新附著在手臂上，已經能夠完全自動化地執(zhí)行。
熱門跟貼