在机器人操作领域取得的重要进展中,EPFL计算机器人设计与制造(CREATE)实验室的研究人员开发出了一种能够以极其自然的人类动作抓取物体的机器人手。这种动作并非依赖复杂编程,而是自发地源自其结构设计。
ADAPT手(Adaptive Dexterous Anthropomorphic Programmable sTiffness,自适应灵巧类人可编程刚度手)巧妙地分布了柔性材料——主要是缠绕在机械结构上的硅胶条和弹簧关节——从而实现了研究人员所称的“自组织”抓握。与传统机器人手需要精确获取物体位置和属性信息不同,ADAPT手只需极少输入即可适应各种物体。
“作为人类,我们抓握物体时其实并不需要太多外部信息,我们认为这是由于物体与人手之间的柔性——也就是软性——交互所致。”CREATE实验室的博士生、Josie Hughes教授的学生Kai Junge解释道。
这款机器手的设计极为高效,仅用12个电机(全部位于手腕)即可控制20个关节。其余的机械控制则依赖于可调节刚度的弹簧,以及可增减的硅胶“皮肤”。在测试中,ADAPT手成功抓取了24种不同物体,成功率高达93%,其动作与人类自然抓握的相似度达到68%。
这一成果尤为引人注目之处在于其编程极为简化。机器人手仅需经过四个通用的动作节点即可完成物体的抓取,进一步的适应动作则完全自动发生,无需额外编程——这在机器人学中被称为“开环”控制。这使得ADAPT手能够无需重新编程,自动适应从螺栓到香蕉等各种物体。
目前,EPFL团队正以此为基础,集成闭环控制元素,包括在硅胶皮肤中嵌入压力传感器以及引入人工智能。这一方法有望让机器人兼具柔性材料的适应性与精确控制能力,或将彻底改变机器人在不可预测环境或人类空间中的交互方式。