人類的進化過程中,伴隨著工具的發(fā)展,對人手的靈巧精準操作能力要求也越來越高,這個過程也逐漸改變和進化了大腦結(jié)構(gòu)。而如何能讓機器人像人一樣擁有靈巧雙手,一直也是科學家們追求的目標。
至少從十六世紀末開始,科學和工程界就一直在努力開發(fā)類似人手的感覺和運動功能的機械手,其中包括運動功能(抓、握、推、拉、打孔、操作等)和感覺功能(主動和被動地探索表面的質(zhì)地、濕度和溫度,以及振動、壓力和力的感覺等),并最終形成社會功能(愛撫、威脅、握手、指指點點、敬禮、玩耍和各種手勢,包括自愿和非自愿)。盡管人們對手如此著迷,但仍然無法完全理解它們。這也是為什么機械手仍然是機器人技術(shù)中最難的挑戰(zhàn)之一的原因之一。
研究人員試圖通過復(fù)雜的設(shè)計來仿造人類雙手的外觀和靈活性,并集成了許多驅(qū)動器和傳感器,例如猶他/MITH、RobonautHand、DLR(Deutsches Zentrum für Luft- undRaumfahrt)Hand II、Gifu Hand II、Shadow Dexterous Hand及清華大學孫富春團隊開發(fā)的系列靈巧手等。雖然目前有很多實驗樣機,但在工業(yè)機器人、服務(wù)機器人甚至假肢方面,實際應(yīng)用數(shù)量仍然有限。為了增加推廣,近年來已經(jīng)提出了一些新的方法和解決方案,以開發(fā)有效和可靠的靈巧手。事實上,雖然實現(xiàn)了完美的結(jié)構(gòu)和功能擬人化——即不僅在外觀上,而且在動作和功能上與人類的手相似(可能會過于復(fù)雜),但近年有趨勢旨在實現(xiàn)穩(wěn)健的、易于編程的、經(jīng)濟實用的靈巧手,能夠執(zhí)行人手操作功能的子集。
回顧近幾年的機器人操作比賽情況,如亞馬遜采摘挑戰(zhàn)賽、DARPA機器人挑戰(zhàn)賽、IROS機器人操作比賽等,大多數(shù)復(fù)雜的抓取技術(shù)都受到了挑戰(zhàn),這些比賽表明,以簡化設(shè)計為目標的方法能帶來顯著的效益。第1屆亞馬遜采摘挑戰(zhàn)賽的獲勝者是一個基于抽吸系統(tǒng)的末端效應(yīng)器;在DARPA機器人挑戰(zhàn)賽中采用的仿人機器人都沒有完全驅(qū)動的擬人手,超過15個團隊(25個參賽者中)使用的是一個只有3或4個手指的低驅(qū)動手;幾次的IROS機器人抓取和操縱比賽中,都是簡易機械手獲取冠軍,反而是復(fù)雜多功能的靈巧手在比賽中失利。
在過去的幾十年里,許多機器人研究小組都專注于極簡主義設(shè)計方法。在保留擬人化設(shè)計的許多優(yōu)點的同時,在設(shè)計和控制方面進行原則性的簡化,可以合理地降低系統(tǒng)的復(fù)雜度,包括執(zhí)行器、傳感器和程序代碼的數(shù)量。此外,軟體機器人方法也很有用,近年有根據(jù)這樣的原理設(shè)計的機械手,在抓取的通用性、魯棒性和可靠性方面取得了很好的效果。
輔助機器人必須能夠在日常生活活動中與環(huán)境和人類安全地互動和合作,這意味著手需要小、輕、靈活
醫(yī)療服務(wù)機器人根據(jù)醫(yī)院需求分別執(zhí)行遞送化驗單、藥物等工作,用機器人代替醫(yī)護過程中簡單但耗力的流程化工作
在巨大的公共衛(wèi)生危機面前,無人機能夠進入疫情嚴重區(qū)域自動噴灑消毒劑,降低應(yīng)急人員被病毒感染的風險
泵和傳感器可以安裝在靠近手臂的機器人底座上進行保護,并實現(xiàn)與機械手遠程連接
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機器人也都成為應(yīng)急救援搶險的標配,救援機器人發(fā)展空間和潛力的爆發(fā),既得益于需求的釋放,也離不開技術(shù)突破與商用價值的支撐
智能營銷機器人能夠基于營銷、催收等不同場景配置外呼對話流程,細分場景、描繪精準客戶畫像并對應(yīng)采取不同話術(shù),成為該銀行智能化轉(zhuǎn)型的合作廠商。
第四代人工智能配網(wǎng)帶電作業(yè)機器人已成功完成雙臂自主、單臂人機協(xié)同、單臂輔助自主 3 種人工智能配網(wǎng)帶電作業(yè)機器人研發(fā),并全面投入配網(wǎng)運行
智能客服機器人通過語音識別、自然語言理解、語音合成等技術(shù)在不同的業(yè)務(wù)場景下自動合成企業(yè)所需話術(shù),支持智能問答交互
機器人手臂前端裝有叉和勺子,能夠?qū)⑹澄镒詣訆A起,并送到操作者嘴邊,靠著喂食機器,頸部以下癱瘓的病人、肢體不便的老人,也能自行進食
國產(chǎn)關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人又名骨科手術(shù)導航定位系統(tǒng)填補了中國在關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人領(lǐng)域的空白
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