有针对性的加固可产生更高效的软机器人手臂

机器人进行结肠镜检查、对血管和神经细胞进行显微手术、设计电路板、制造精致的钟表以及对大师褪色、老化的古典画作进行精细的修饰操作。

得益于研究人员所说的被动顺应性，机器人能够处理精致的物体。那就是改变自己的状态以响应特定任务的能力。

例如，他们的“手”可以调整自己的形状，以适应形状奇怪的乐器。或者，他们可以调整用于抓取物品的压力，从重箱子到含有挥发性化学物质的易碎烧瓶，再到进行精密手术。

这种被动柔顺性允许机器人结构响应它们遇到的外力而屈服或变形。它确保与人类受试者更有效的交互，更重要的是，更安全的操作。

然而，哈佛大学的研究人员指出，提高效率和安全性是有代价的。他们说，被动合规性限制了有效负载能力，限制了机器人可以处理的活动类型。

因此，根据8月30日发表在ScienceRobotics上的一篇论文，他们设计了一个包含改进的模型，该模型有可能“提高[机械臂]在各种任务中的效率，包括物体操纵和探索杂乱的环境”。

这些“软机器人手臂”融合了局部身体强化的理念，实际上增强了手臂并允许处理更大的有效载荷。这种硬化是通过使用可变刚度执行器(VSA)来实现的，该执行器通过使用杠杆臂和弹簧机构、形状记忆材料和温度相关组件来控制臂的柔韧性。

该研究的作者DanielBruder表示：“VSA允许刚体机器人在操作过程中主动调整其内置的顺应性，从而实现更快、更安全的运动控制，通过局部强化来提高软体机器人手臂的有效负载能力。”

观察者可以看到可变刚度的概念在自然界中发挥作用。海参利用硬化来保护自己免受捕食者的侵害，在受到威胁时会立即硬化其外壳。海参在泥泞的海底挖洞时表现出灵活性，但当它们需要锚定到位时就会变硬。

布鲁德说：“我们的硬件实验证明了可调节顺应性的实际好处以及通过对抗驱动实现此功能的可行性。”

麻省理工学院的研究人员解决了同样的问题。该研究所的计算机科学和人工智能实验室与丰田研究所合作，开发了一种机器人，可以握住物品并施加微调的力来执行任务，例如用笔写字或通过压力机压出液体。注射器。

该系统称为“系列弹性末端效应”，使用软气泡夹具和摄像头来筛选六维空间上的活动——左右、上下、前后、偏航、滚动和俯仰。

正如麻省理工学院去年的一篇博客文章所解释的那样，“刚性机器人及其同类机器人只能带我们到目前为止;柔软性和顺应性提供了奢侈和变形的能力，以感知工具和手之间的相互作用。”

哈佛大学的布鲁德表示，他的团队的研究将在未来“通过增加其有效负载能力，而不牺牲其利用顺应性在障碍丰富的环境中导航以及与人类和精致物体安全交互的能力”，开发出功能更强大的机器人手臂。

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