机器人解决抓取精细物体的棘手问题

SEAS 夹持器使用多个充满液体的管子轻轻缠绕目标物体              哈佛微型机器人实验室/哈佛海洋

拥有柔软触感的人似乎可以毫不费力地抓住精致的物体，但对于机器人来说这可能是一个艰难的要求。哈佛大学约翰 A. 保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员采用了一种以数量为单位的方法，该方法使用抓手将多个细管卷曲在易碎物体周围。
SEAS 团队指出，许多正在使用或实验室中的机器人抓手结合了机器学习算法、复杂的反馈控制系统和众多具有操作技能的传感器，以拾取形状奇特或精致的物品。为了寻找更简单的方法，研究人员转向了大自然。
多年来，从捕蝇器到大象再到章鱼的一切都为一系列柔软的机器人抓手设计提供了灵感，而这一最新进展着眼于水母的触手如何抓住猎物。
虽然每条触手本身的强度不足以保证食物的安全，但水母利用许多股线来抓住并保持住。与 SEAS 夹具类似的故事，它采用了许多英尺长的空心管，其中一侧的橡胶比另一侧厚。当充满液体时，每根管子“像辫子一样卷曲，或者像雨天拉直的头发一样”以将自己包裹在目标物体周围。


一根充满液体的管子对精致但形状奇特的室内植物很温和，但许多管子绕着物体卷曲，它们本身给了抓手足够的综合力量来举起和握住                                     哈佛微型机器人实验室/哈佛海洋

每个单独的管子都具有轻柔的触感，以防止损坏易碎的物体，但是多个管子围绕甚至奇怪形状的物体——以及彼此——的共同作用——为抓手提供了足够的力量来提升和保持操作。
研究人员夸口说，这是在不需要一套先进的传感器、反馈控制或事先计划的情况下实现的。随后可以通过从空心管中去除流体以释放压力来释放缠结的物体。
SEAS 团队已经用包括室内植物和玩具在内的一系列物体对抓手进行了测试，并看到了在产品配送设施中的取放操作、医疗环境中抓取脆弱组织以及处理软水果和蔬菜等方面的潜在应用。农场或存储中心。
“通过这项研究，我们想重新想象我们如何与物体互动，”该论文的第一作者凯特琳贝克尔说。“通过利用软机器人的自然顺应性并通过顺应结构对其进行增强，我们设计了一种大于其部件总和的抓手和一种能够以最少的规划和感知适应一系列复杂物体的抓取策略。”
一篇关于这一发展的论文已发表在《美国国家科学院院刊》上。