作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/6 9:39:02
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抓取、打包,机器人也有灵巧的手

 

机器人正抓起一颗草莓。 图片来源:新加坡国立大学

受到人手自然灵巧的启发,新加坡国立大学一个工程师团队研发了一种可组装的混合机器人系统,该系统能够抓住各种各样的物体——从小、软、精细到大、重、笨重。

抓是人类最常见、最自然的动作之一,但对于机器人来说,就没有那么容易了。为了实现类似人类的抓取能力,机器人需要计算机视觉和深度学习来检测面前物体的类型以及方向,然后自动决定如何最好地拾取和放置物体,以最大程度地减少人类干预的必要性。

在新加坡国立大学生物医学工程系、先进机器人中心副教授Raye Yeow的领导下,混合机器人抓爪使用了3~4个柔软、灵活的3D打印手指,手指是气动的,并带有可按需要重新配置的底座,以便适应不同的抓握姿势以及各种空间要求。

“物体的形状、质地、重量和大小都会影响我们的握持方式。这是许多行业仍严重依赖人力包装和处理易碎物品的主要原因之一。”Yeow表示,“我们的混合机器人夹持器技术,能使机器人安全地与各种形状、大小和硬度的物体‘互动’,就像人手一样,彻底改变了传统的拾取和放置方式。”

团队已经开发了3种混合机器人抓爪系统,可在不同环境下应用。

第一种是GourmetGrip,它适用于处理最精细的任务,比如处理一口大小的零食或容易损坏的食物,如豆腐和布丁,并将它们打包到外卖盒中。当安装在工业机械臂上时,它能以与人类相当的速度拾取和放置食物,且全天候以一致的速度执行这些任务。与市面上的其他夹持器相比,其夹持效率提高了23%左右。该系统可以有效抓取 50 多种不同的食物。

第二种是UnisoGrip,它是通用型的,应用更广泛,可以处理30厘米宽和3公斤重的物品。它主要为在装配线上处理包装好的货物而设计,如瓶装饮料、咖啡粉包、洗涤剂包等。它的抓握范围显著扩大了,并拥有可旋转的柔软手指,以及一个真空吸盘,使其能够操纵笨拙或位置更尴尬的物体,如手提袋的一角。该系统可以拾取 30 多种不同类型的消费品。

第三种则是基于上述两种,实现完全可定制,以适应特定的客户需求和空间限制。这种方法提供了多样化的抓握选择,可以处理不同形状、大小和包装材料的物体。该定制技术已在新加坡一家米粉制造商的工厂里进行了应用,用于优化将米粉包装入纸箱的过程。

这项技术预计将影响一系列行业,包括食品组装、垂直农业和快速消费品包装,这些行业在未来几年有望逐步实现更多的自动化操作。

 
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