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近些年，關(guān)于人形機器人的研究越來越熱門，當機器人的系統(tǒng)變得逐漸復(fù)雜，對機器人零件的要求也會隨之提升。其中，機器人的夾具又叫靈巧手，其設(shè)計是實現(xiàn)類似人類抓取和操作物體的關(guān)鍵一環(huán)，一款既滿足高精度運動需求，又需要成本效益和易制造性的靈巧手是零部件廠商們所追求的目標。
前不久，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究團隊最近推出了一款創(chuàng)新型高精度靈巧手，其采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得靈巧手不僅易于升級，還便于制造。
關(guān)于靈巧手設(shè)計的初衷，研究團隊的 Chao Liu和Andrea Moncada在文章中寫道：“雖然平行抓手和多指機器人手已經(jīng)得到很好的發(fā)展，并且在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中普遍使用，但設(shè)計一種高度鉸接的機器人手，可以與人類的手相媲美，以處理各種日常操作和抓取任務(wù)，仍然是機器人技術(shù)中的一個挑戰(zhàn)，靈活性通常需要更多的執(zhí)行器，但也會導(dǎo)致更復(fù)雜的機構(gòu)設(shè)計，并且制造和維護成本更高。軟材料能夠在與物理世界交互時提供合規(guī)性和安全性，但難以建模。”
這個靈巧手的設(shè)計具備人類骨骼結(jié)構(gòu)，以人類食指骨骼為基礎(chǔ)，包括四個骨頭，通過三個銷關(guān)節(jié)相互連接。此外，靈巧手手的遠端指骨的關(guān)節(jié)內(nèi)放置了沿直徑方向磁化的磁體，以提供更靈活的運動。同時，該靈巧手還設(shè)計了角度傳感器板，并將其安裝在中指骨的一個關(guān)節(jié)內(nèi)，以增強精準度。
降低靈巧手的工業(yè)成本，最核心的目標就是減少昂貴且復(fù)雜的組件，盡管高精度的要求使得靈巧手需要有很多執(zhí)行器，但研究團隊使用模塊化結(jié)構(gòu)，盡可能地保證能夠執(zhí)行高級別的動作的同時成本更低。
使用模塊化設(shè)計還有另一個好處，可以根據(jù)實際使用情況增減手指，極大滿足了用戶使用中的個性化需求。只需要將組件進行重新排列，就可以讓靈巧手實現(xiàn)不同的抓取類型或在不同場景中提高性能。
這款靈巧手中的剛性和軟質(zhì)部件都相對容易獲取，這也是未來該產(chǎn)品能否完成商業(yè)化落地的關(guān)鍵之一。骨骼部分的“骨頭”可以通過3D打印制造，而磁體、傳感器和電纜等部件都可以輕松購買。而制造靈巧手的外部“皮膚”同樣采用了簡單的工藝，他們首先使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建各種模具部件，然后使用這些模具來制作出硅膠手指的形狀。
在實驗過程中，研究人員制造了一個具有五個手指的機械手原型，并對其性能進行了評估。結(jié)果顯示，這款機械手成功地模仿人手的抓取方式，能夠穩(wěn)固地抓住各種不同尺寸和硬度的物體，包括塑料杯、鋼筆和圓形塑料環(huán)。
研發(fā)團隊透露，這款機械手的未來發(fā)展將包括增加拇指的額外旋轉(zhuǎn)自由度，設(shè)計緊湊的手腕用于固定電子設(shè)備，以及開發(fā)更智能的操作和抓握控制策略。
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