骨头|超级灵活的“男友力”机器手问世

要力气时可以捏扁罐头 , 要精细时可以拿起小镊子 , 拥有这般“男友力”的其实是一只机器手 。 据英国《自然·通讯》杂志14日发表一项研究 , 韩国科学家团队报告了一种机器手集成了响应式运动、传感并拥有高度灵活性所需的所有组件 。 这种机器手可以安装到现有商业机器手臂上 , 从抓握鸡蛋到使用剪刀和镊子 , 能够执行各种各样的任务 。
人体全部206块骨头中 , 有54块在手上 , 相当于骨头总数的四分之一 , 而驱动这些骨头的手部肌肉结构也极其复杂 , 正因如此 , 人类手的运动看似平常 , 却涉及相当高的灵巧水平 , 能从事包括从精细物体的抓取到繁复工具的操作等多种任务 。 而解释人手极其复杂的功能 , 迄今为止仍然是领域中尚未解决的挑战 。
机器人的手与人类的手有着相似的功能 , 因此在执行任务时也可以拥有很高的灵活性 , 实际应用中 , 机器手有执行跨度很大的任务的潜力 。 但是 , 开发没有额外驱动部件使之移动的手 , 同时保持其高度灵活性或以适当力量抓取的能力是一个巨大挑战 。 额外驱动部件也使这些手难以集成在现有的机械臂上 , 限制了它们的用途 。
韩国亚洲大学科学家团队此次开发了一种灵活的机器手 , 称为“ILDA”(集成连接驱动的灵活拟人) 。 这只手由20个关节组成 , 允许15度自由移动 , 指尖力34牛顿 , 总重不到1.1公斤 , 体积小巧(218毫米) , 有触觉传感能力 。
研究人员表示 , “ILDA”的所有组件都集成到了手上 , 这意味着它可以无须额外部件(如前臂)就能连接到现有的机械臂上 。 而一系列实验表明 , 这只手可以拿起各种形状的物体 , 强力抓握时可压扁罐头 , 或精细抓握时拿住一个鸡蛋 , 同时这只手还可以用剪刀裁纸以及用镊子拿起小物体 。
轻轻拿起一颗鸡蛋 , 既不会用力过度捏爆它 , 也不会力道过轻把它摔地上 , 对人类来说是与生俱来的本领 , 对机器人来说却是个大挑战 , 这次成功实现表明该机器手在触觉传感、反馈机制、精细操作等方面的巨大进步 。
总编辑圈点
【骨头|超级灵活的“男友力”机器手问世】我们常说机器“笨拙” , 就是因为机器手干不了太过精细的活 。 你可以给它们设定程序 , 让它们写字画画 , 但自如抓握 , 控制力道 , 依然还是欠点火候 。 人手是精妙的工具 , 因为它有复杂的结构 。 从手臂到手肘到手掌再到手指 , 骨头 , 肌肉 , 肌腱 , 互相关联 , 彼此协作 。 要把这一切搬到机器手上可就太难了——体积不能太大 , 传感器得足够多 , 结构也要够灵活……心有猛虎 , 细嗅蔷薇 , 说来容易 , 让机器办到 , 则是对人类的一大考验 。 不过 , 现在看来 , 人类又完成了一项挑战 。 采访人员张梦然