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带吸盘的章鱼手臂启发式锥形软执行器,用于改善抓取

2020-03-20 14:11 性质:编译 作者:Tim 来源:中国AGV网
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Festo触手夹爪(图片来源网络)中国AGV网(www.chinaagv.com)援引robohub网站莉亚·伯罗斯(Leah Burrows)的文章:在章鱼的所有奇妙事物中(有很多),它们的手臂可能是最酷的。章鱼三分之二的神经元在...

Festo触手夹爪(图片来源网络)

中国AGV网(www.chinaagv.com)援引robohub网站莉亚·伯罗斯(Leah BURrows)的文章:在章鱼的所有奇妙事物中(有很多),它们的手臂可能是最酷的。

章鱼三分之二的神经元在其手臂中,这意味着每条手臂实际上都有自己的头脑。章鱼手臂可以解开结,打开儿童安全瓶,并缠绕任何形状或大小的猎物。即使在水下的粗糙表面上,数百只覆盖其手臂的吸盘也可以形成牢固的密封。

想象一下,如果机器人可以做到所有这些。

Festo触手夹爪(图片来源网络)

哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的研究员和约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员以及北航大学的同事已经开发出了一种由章鱼启发的软机器人手臂,该机器人手臂可以抓握,移动和操纵各种物体。其灵活的锥形设计与吸盘配合使用,使抓具牢牢抓住各种形状、大小和质地的物体,从鸡蛋到智能手机再到大型健身球。

“以前关于章鱼启发的机器人的大多数研究都集中在模仿手臂的吸力或手臂的运动,而并非两者兼而有之。” 斯坦福大学博士后研究员,威斯学院和哈佛大学前研究生,共同第一作者奥古斯特·多梅尔(August Domel)博士说:“我们的研究是第一个量化臂的锥角以及弯曲和抽吸的组合功能的研究,这使得单个小型抓具可用于多种物体,否则将需要使用多个抓具。”

Festo触手夹爪(图片来源网络)

研究人员首先研究了章鱼手臂的渐缩角度,然后量化弯曲和抓取物体的哪种设计最适合软机器人。接下来,团队研究了吸盘的布局和结构,并将其纳入设计中。

“我们为这些软执行器模拟了这些吸盘的总体结构和分布。” 北京航空航天大学研究生的第一作者谢哲新博士说: “尽管我们的设计比生物学设计要简单得多,但是这些基于真空的仿生吸盘可以附着在几乎任何物体上。”

谢哲新博士是Festo触手夹爪的共同发明者,这是该技术在商业原型中的第一个完全集成的实现。

研究人员用两个阀门控制手臂,一个阀门施加压力来弯曲手臂,另一个阀门与吸盘接合。通过改变压力和真空度,手臂可以附着在物体上,包裹起来,搬运并释放。

研究人员成功地在许多不同的物体上测试了该设备,包括塑料薄片,咖啡杯,试管,鸡蛋甚至活蟹。锥形设计还使手臂可以挤入狭窄的空间并取回物体。

Festo触手夹爪(图片来源网络)

“我们的研究结果不仅为下一代软机器人执行器的创建提供了新见解,可用于夹持各种形态多样的物体,而且有助于我们了解章鱼物种的臂锥角可变性的功能意义。”威斯学院副教授KATIa Bertoldi博士、SEAS应用力学的William和Ami Kuan Danoff教授表示,也是该研究的共同作者。

这项研究还由Wyss研究所的James Weaver、哈佛SEAS的Ning An和Connor Green、北京航空航天大学的Zheyuan Gong、Wangmiao Wang和Li Wen以及费斯托股份公司(Festo SE&Co.KG)的Elias M. Knubben共同撰写;并获得了国家科学基金会(授予号:DMREF-1533985)和费斯托公司(Festo Corporate)项目部门的部分支持。

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