受自然界啟發，科學家研究出新款機器人軟抓手

2023-07-26 13:56:35來源：OFweek機器人網關鍵詞：軟機器人液體硅橡膠閱讀量：25269

導讀：拾取物體需要對手指、手指的位置以及每個手指施加的壓力進行精細控制，這反過來又需要復雜的傳感能力。毫無疑問，機器人抓取和操作是機器人領域中一個重要的的研究領域。

　　軟機器人夾具可以極大地提高許多領域的生產力，然而，現有的設計過于復雜且昂貴，國外一個研究團隊開發了 ROSE，這是一種新穎的擁抱式軟抓手，其靈感來自于玫瑰花的盛開和閉合，ROSE具有令人驚訝的簡單、廉價和可擴展的設計，即使在具有挑戰性的環境和條件下，它也可以拾取多種物體而不損壞它們。

　　雖然抓取物體對于我們人類來說是一項相對簡單的任務，但這個簡單的任務涉及很多機制。拾取物體需要對手指、手指的位置以及每個手指施加的壓力進行精細控制，這反過來又需要復雜的傳感能力。毫無疑問，機器人抓取和操作是機器人領域中一個重要的的研究領域。

　　如今，機器人手已經在各種復雜和危險的活動中取代了人類，包括餐館、農場、工廠和制造廠，一般來說，軟機器人夾具更適合拾取易碎物體的任務，例如水果和蔬菜。然而，雖然軟機器人作為收割工具很有前景，但它們通常有一個共同的缺點：價格昂貴。大多數軟機器人夾具設計需要多個部件的復雜組裝，這會增加開發和維護成本。

　　由 Van Anh Ho 副教授領導的日本先進技術研究所 (JAIST) 的研究小組針對這些問題提出了突破性的解決方案，他們從大自然中汲取靈感，開發了一種名為“ROSE”的創新型軟機器人抓手，它代表“基于旋轉的擠壓抓手”。

　　ROSE 令人印象深刻的是它的設計，柔軟的抓握部分具有圓柱形漏斗或套筒的形狀，并連接到堅硬的圓形底座，而圓形底座又連接到致動器的軸。漏斗必須放置在要拾取的物體上，覆蓋其表面積的相當一部分，然后執行器使底座轉動，從而使柔性漏斗的外皮緊緊包裹在物體周圍。這種機制的靈感大致來自玫瑰形狀的變化，玫瑰在白天開花，在夜間閉合。

　　與更傳統的夾具相比，ROSE 具有顯著的優勢。首先，它的制造成本要低得多，硬質部件均可以 3D 打印，而漏斗本身可以使用模具和液體硅橡膠輕松生產，這確保了設計易于擴展并且適合大規模生產。

　　其次，ROSE可以輕松拾取各種物體，無需復雜的控制和傳感機制。與依賴手指狀結構的夾具不同，ROSE的套筒施加更溫和、更均勻的壓力，這使得ROSE更適合處理草莓和梨等易碎農產品以及濕滑物體，該夾具的重量不到200克，有效負載重量比高達 6812%，令人印象深刻。

　　第三，ROSE極其耐用且堅固。該團隊表明，即使經過40萬次試驗，它仍能成功地繼續拾取物體。此外，在存在明顯裂縫或切口的情況下，漏斗仍然可以正常工作。Assoc表示：“所提出的夾具在要求苛刻的情況下表現出色，它能夠承受嚴格的測試，在測試中我們將漏斗全高度切割成四個獨立的部分，這證明了它的能力。” 何教授說道：“這項測試強調了機械手在挑戰性條件下的卓越彈性和最佳性能。”

　　最后，ROSE可以被賦予傳感能力。研究人員通過在圓形底座頂部放置多個攝像機來實現這一目標，這些攝像機指向漏斗內部，漏斗內部覆蓋著標記，攝像機可以拾取標記的位置并通過圖像處理算法進行分析，這種有前景的方法可以估計所抓取物體的尺寸和形狀。

　　研究團隊指出，ROSE對于各種應用來說都是一個有競爭力的選擇，包括工廠的收割作業和分類物品。Assoc 總結道：“ROSE 夾具具有徹底改變抓取應用并獲得各個領域廣泛接受的巨大潛力。” Ho 教授表示：“其簡單而堅固且可靠的設計將激勵研究人員和制造商在不久的將來將其用于各種抓取任務。”

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