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機(jī)器人像人需要一雙更靈活的手
DANBACH ROBOT
對于人類來說，特別是從事制造業(yè)工作的人，打個(gè)結(jié)、剝離電纜線外皮、將銷子插入孔中或使用鉆頭工具等行為都很常見。它們看起來似乎都很簡單，但同樣需要使用靈活的雙手和手指完成相當(dāng)復(fù)雜的動作。
機(jī)器人如何才能更像人？關(guān)鍵要有雙靈活的手
盡管機(jī)器人正越來越多地參加到工廠的生產(chǎn)過程中，并被廣泛用于從事其他類型的工作，包括服務(wù)行業(yè)和健康醫(yī)療行業(yè)，但它們的靈活敏捷程度卻沒給人留下深刻印象。自從50多年前，人類將機(jī)器人帶到汽車工廠中，我們已經(jīng)建造了許多從事焊接、噴漆以及組裝零部件的機(jī)器人。今天較好的機(jī)器手甚至可揀選它們熟悉的物品，然后將它們搬到其他地方，例如從倉庫儲藏箱中取出產(chǎn)品，讓后將它們放進(jìn)盒子里。
但是機(jī)器人依然無法正確定位手上的工具，比如說將十字頭螺絲刀對準(zhǔn)螺母上的凹槽，或?qū)㈠N子對準(zhǔn)釘子砸下。它們也無法同時(shí)使用雙手從事復(fù)雜的工作，比如更換遙控器中的電池。與之相比，人類的雙手卻非常擅長做這些工作。要想機(jī)器人的手能像人類那樣輕松勝任日常工作，它們需要變得更加靈活、可靠以及有力，同時(shí)也要能夠進(jìn)行更的感應(yīng)，以進(jìn)行更精細(xì)的移動。它們先需要搞清楚目標(biāo)，以及如何能夠更好地抓握目標(biāo)。對于那些能夠與人類并肩協(xié)作的機(jī)器人來說，我們必須搞清楚機(jī)器人如何能夠幫助我們，特別是我們覺得2只手不夠用的時(shí)候。
我們不需要為執(zhí)行特定任務(wù)而特別設(shè)計(jì)某種機(jī)器人，而是要設(shè)計(jì)多用途機(jī)器人，或稱為“通用能力機(jī)器人”，它們幾乎可以執(zhí)行任何任務(wù)。這類機(jī)器人成功的關(guān)鍵在于，它們需要擁有雙卓越的手。東北大學(xué)的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)新型自適應(yīng)機(jī)器人手，它們能夠執(zhí)行精密動作，還能自動抓握。當(dāng)機(jī)器人能夠捶打釘子、更換電池以及完成類似動作時(shí)，我們就可以打造出像人手那樣靈活的機(jī)器人手。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，還需要發(fā)明新的設(shè)計(jì)，以便將硬元素和軟元素相結(jié)合，比如人類骨骼賦予雙手抓握的力量，皮膚分散壓力以確保酒杯不會碎裂等。
機(jī)器人如何才能更像人？關(guān)鍵要有雙靈活的手
現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步正讓開發(fā)過程變得更容易。有了3D打印技術(shù)支持，我們可以非常快速地制造出原型。我們甚至可使用低成本的次性部件嘗試不同的機(jī)制安排，比如2根或3根手指進(jìn)行簡單采摘任務(wù)，或利用擬人化機(jī)器人手進(jìn)行更精細(xì)的操作。通過視覺和本體感受能力，這些能力已經(jīng)成為人類的本能。
而當(dāng)我們能在機(jī)器人身上使用它們時(shí)，它們就能夠做更多事情，比如感知抓握力道是否太大、擠壓物體是否太狠等。隨著電子攝像頭和傳感器體積越來越小，我們也可以利用新的方式將它們整合。舉例來說，如果我們按下機(jī)器人手上的傳感器和攝像頭，它們會向機(jī)器人控制器發(fā)送反饋，以確定抓握是否安全，或某些東西是否開始滑落。將來，機(jī)器人手或許能夠感受到物體的滑落方向，以便能再次抓緊目標(biāo)物體。
另個(gè)具有里程碑意義的研究將是尋找新的方法，讓機(jī)器人搞清楚其手需要實(shí)時(shí)作出哪些動作，包括時(shí)刻感受手里的情況。如果機(jī)器人手能夠探測到其正抓握的物體發(fā)生的改變，或在抓握物體時(shí)對其進(jìn)行操作，它們就可以幫助完成常見的手工工作，比如打結(jié)和剝電線。
雙手協(xié)作可提供更多幫助，它能顯著提高效率，特別是用在制造業(yè)。能夠雙手操作鉆頭或單手傳遞機(jī)器零部件的機(jī)器人屬于巨大進(jìn)步，允許工廠自動化生產(chǎn)過程的更多步驟。人類還沒有開發(fā)出類似系統(tǒng)，但在可預(yù)見的未來，研究人員、技術(shù)人員以及創(chuàng)新人員將竭盡全力研發(fā)類人自動機(jī)器人。但這不會減緩制造業(yè)領(lǐng)域正在進(jìn)行的機(jī)器人革命，因?yàn)楫?dāng)前的生產(chǎn)過程還有大量自動化空間，以改善安全、速度以及質(zhì)量。隨著機(jī)器人變得越來越完美，它們將成為人類真正的助手。
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