科研团队开发功能仿生机器人BioflexBot 摒弃复刻人手结构 实现高性能灵巧操作
盖世汽车讯 人手是一种灵巧且用途广泛的“机器”。科学家通常试图通过复制人手的生物力学特征,让机器人具备类似能力,但由此产生的机器人结构往往复杂且难以控制。
据外媒报道,一项发表于期刊《Advanced Science》的新研究提出了另一种解决方案:BioflexBot。这是一种采用简易设计的新型机器人,能够模仿人手的核心动作,甚至在部分动作上超越人手。
研究人员没有按照人手复杂的解剖结构制造机器人手,而是希望通过螺旋弹簧、约束外壳和基础气动系统来实现人手的基本动作,并利用压缩空气控制机械运动。经过针对精度和运动范围的优化,BioflexBot仅需两个气动输入,就能够完成捏取、旋转、钩取和抓握等动作。

图片来源:Unsplash,CC0公共领域授权
测试机器人的核心动作
研究人员验证了BioflexBot能够复现这些人手的基本动作。
在模拟捏取动作时,BioflexBot成功操纵了一根针灸针,并利用移液管稳定转移液体,完成了医疗保健或实验室环境中常见的精细操作。
在旋转动作方面,BioflexBot旋转瓶盖的幅度几乎是人手的4倍。
研究人员还展示了BioflexBot钩取工具箱、护目镜等物体的能力。最后,他们发现,BioflexBot能够牢固抓握不同尺寸的物体,其可抓握物体的尺寸最大可达到类似系统的近13倍。
更大的伸缩范围带来更多应用可能
除了能够可靠地模仿传统的人手动作外,BioflexBot在性能上还超越了人手,其伸展和收缩幅度达到人手的3.5倍。
因此,BioflexBot能够抓取复杂物体、触及较远距离、在狭窄空间内递送物体,并依次搬运多个物体。
研究人员展示了BioflexBot的三种潜在应用:检查航空发动机叶片、与人形机器人集成完成日常任务,以及开展化学实验。
这些研究结果表明,BioflexBot的简易设计能够以极低成本实现高度灵巧的操作能力,并有望应用于多个行业。未来,研究人员将进一步把这一原型转化为全自动化平台。
论文作者之一、现任香港中文大学(深圳)研究人员的Yingtian Li博士表示:“通过利用结构智能和物理智能,我们致力于打造一种简易设计,使机器人既能够实现跨尺度抓取,又能够完成复杂的类人操作。”
论文作者之一、南京信息工程大学的Yang Yang博士表示:“不同于大多数机器人手以较高的硬件和控制成本复制人手的形态,我们的方法只关注模仿人手的功能,而不是复制其形状。”
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