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手速和抓握力惊人!一文了解康奈尔大学机械手臂发展史

| 2019-08-29

 

机器手的目标是全方位的接近人手,并且超过人类,比如给人类按个按摩啦,捏个肩,捶个背啦,如果大家看过生活大爆炸的话,应该会记得第四季,霍华德给NASA做的机器手被他用来做了不可言喻的事。



本月18号英国的《每日邮报》报道,这次康奈尔大学在速度上又提升了一个档次,机器手的反应速度这里我们简称为“手速”吧,提升到近乎和人手相同了!不用我提醒你,各位看官老爷也应该知道“手速”的重要性吧。



闲话不多说了,各位先看一下这张动图感受一下它的“手速”。



可以看出,该机械手臂的反应速度相当快,研究人员将该机器手打造的非常灵活,从反应来看与人类反应对比可以说是有过之而无不及。从他们试验所用到的啤酒瓶子可以看出,这只手不光反应速度很快,而且力量也不小,当然我们不希望它在做某些事的时候力量过大受伤了怎么办。


 玩笑归玩笑简单给大家说一下,这只机器手的秘密在于其内部的“传动”装置。它的传动机构设计比较简单,它实际上是一个“肌腱”包裹着的圆柱形的线轴,而线轴则由一种灵活的材料构成,使它可以扩展变宽,从而更好地控制速度和力量。“肌腱”松开,圆柱体变宽,移动更快;“肌腱”收缩,圆柱体变薄,强度加大。


这种传动是由指尖能检测物体力量及物体间距离的传感器触发。研究人员把传动装置称为弹性被动传输(EPT),制造这种装置的成本价格在500美元,但是好处是这种传功装置可以通过3D打印完成,很方便,材料便宜,价格低廉。但是,官方表示,这种机器手价格则超过1万美元。


嗯,一万美元


说到这,不得不提一下康奈尔大学的机械手臂发展,其实这不是康纳大学研发的机械手臂首次上头条了。


点击播放视频

在16年的时候康奈尔大学的研究人员发明了一种柔软的机器人手,不同于普通机械手所使用的马达,该柔性机械手的关节处所使用的是传导光线。

根据介绍,这个柔性机械手的内部有很多传感器,且每个手指内部都装有波导装置。当机械手触摸物体时,手指内部的波导就会发生弯曲变化,促使机器人收集触摸对象的相关数据。再对所搜集到的数据进行分析处理之后,机械手就可以确定抓取方式。利用这种方法,在工作的时候,这款柔性机器人可以以用恰到好处的力度来握住物体,并检测其形状和纹理。


也有不少业内人士表示,软体机器人比刚性机器人拥有更强的计算能力。当时公布这项研究给后续软体机器人的发展有一个启发作用。


而且根据研究人员介绍,这种软体机器人手的制作成本不高,未来有意将其作为机械假肢,同时研究人员表示未来把成成本控制在50美元一下,可以说非常合理了。


目前,不少团队都在往柔性机器人方向靠拢,并公布了相关成果,比如哈佛大学工程师开发的一种以碳纳米管为基础的人造肌肉,还有我国中科新松公司研制的七轴柔性多关节机器人。


你以为这就完了?

在去年九月份康奈尔大学曾发布了一项研究成果:第三只手臂。


哈哈小编想说这是要成哪吒吗?那下图就是当时公布的第三只手臂了。

从图片来说,它没有小编想象中的大,但是还算比较灵活,根据他们放出的视频,该手臂还是能完成一些基础简单的任务的。


“我们正在开发一款可穿戴设备式的机械手臂,能够帮助我们完成协作任务。”康奈尔大学机械和航天工程学院助理教授Guy Hoffman表示,它从本质上能够为我们带来一个肘部以下额外的前臂辅助,并且拥有与人类手臂类似的运动能力。我们希望通过它来实现各种工作相关的任务,比如捡起物品,为人或目标提供稳定支撑力,帮助人类和人类之间进行协作等。”


我们都知道机械手臂在工业上已经有所使用,在这个领域,有的是通过在后背或肩膀上提供一个巨大的工业规模级别机械手臂,但是康奈尔大学这款手臂比较特别,它没有工业级机械手臂那么大,当然你也不会用它去提一些非常重的东西,它是介于工业和迷你之间的这样一个区间所提出的解决方案。


根据他们放出的视频来看他们的手臂在某些场景下还是挺有用的,这与正常人的四肢相比,在活动能力上无疑非常有限,但是这也为使用者提供了更有效的执行任务新可能,包括处理仓库和超市理货等。它也可以在狭小的空间或工作场所发挥作用,比如餐馆和实验室等。在某些情况下,它还可以让一个人完成平时需要两个人才能完成的任务。


该团队表示短期内并没有考虑将这个项目商业化,但是未来这种可穿戴式机械手臂无疑能够帮助我们完成很多种不同的工作。也许现在你看到这种研究觉得不可思议,说不定在未来的20年之后,我们每个人都能有四只手来干一些两三个人才能完成的工作了。


 以上这些就是康奈尔大学这些年来有关机器手的一些研究了,他们的学校是如何能做到这样成果遍地开花不是今天我们要讨论的话题,但是希望通过今天上面的这几个报道的分享,可以让你了解目前机械手臂的发展状况,以及未来的发展趋势,同时也希望可以启发各位对未来机械手臂的想象(这才是重点)。


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