“ILDA”概覽圖。圖片來源：《自然·通訊》
科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
要力氣時(shí)可以捏扁罐頭，要精細(xì)時(shí)可以拿起小鑷子，擁有這般“男友力”的其實(shí)是一只機(jī)器手。據(jù)英國(guó)《自然·通訊》雜志14日發(fā)表一項(xiàng)研究，韓國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種機(jī)器手集成了響應(yīng)式運(yùn)動(dòng)、傳感并擁有高度靈活性所需的所有組件。這種機(jī)器手可以安裝到現(xiàn)有商業(yè)機(jī)器手臂上，從抓握雞蛋到使用剪刀和鑷子，能夠執(zhí)行各種各樣的任務(wù)。
人體全部206塊骨頭中，有54塊在手上，相當(dāng)于骨頭總數(shù)的四分之一，而驅(qū)動(dòng)這些骨頭的手部肌肉結(jié)構(gòu)也極其復(fù)雜，正因如此，人類手的運(yùn)動(dòng)看似平常，卻涉及相當(dāng)高的靈巧水平，能從事包括從精細(xì)物體的抓取到繁復(fù)工具的操作等多種任務(wù)。而解釋人手極其復(fù)雜的功能，迄今為止仍然是領(lǐng)域中尚未解決的挑戰(zhàn)。
機(jī)器人的手與人類的手有著相似的功能，因此在執(zhí)行任務(wù)時(shí)也可以擁有很高的靈活性，實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)器手有執(zhí)行跨度很大的任務(wù)的潛力。但是，開發(fā)沒有額外驅(qū)動(dòng)部件使之移動(dòng)的手，同時(shí)保持其高度靈活性或以適當(dāng)力量抓取的能力是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。額外驅(qū)動(dòng)部件也使這些手難以集成在現(xiàn)有的機(jī)械臂上，限制了它們的用途。
韓國(guó)亞洲大學(xué)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)此次開發(fā)了一種靈活的機(jī)器手，稱為“ILDA”（集成連接驅(qū)動(dòng)的靈活擬人）。這只手由20個(gè)關(guān)節(jié)組成，允許15度自由移動(dòng)，指尖力34牛頓，總重不到1.1公斤，體積小巧（218毫米），有觸覺傳感能力。
研究人員表示，“ILDA”的所有組件都集成到了手上，這意味著它可以無須額外部件（如前臂）就能連接到現(xiàn)有的機(jī)械臂上。而一系列實(shí)驗(yàn)表明，這只手可以拿起各種形狀的物體，強(qiáng)力抓握時(shí)可壓扁罐頭，或精細(xì)抓握時(shí)拿住一個(gè)雞蛋，同時(shí)這只手還可以用剪刀裁紙以及用鑷子拿起小物體。
輕輕拿起一顆雞蛋，既不會(huì)用力過度捏爆它，也不會(huì)力道過輕把它摔地上，對(duì)人類來說是與生俱來的本領(lǐng)，對(duì)機(jī)器人來說卻是個(gè)大挑戰(zhàn)，這次成功實(shí)現(xiàn)表明該機(jī)器手在觸覺傳感、反饋機(jī)制、精細(xì)操作等方面的巨大進(jìn)步。
總編輯圈點(diǎn)
我們常說機(jī)器“笨拙”，就是因?yàn)闄C(jī)器手干不了太過精細(xì)的活。你可以給它們?cè)O(shè)定程序，讓它們寫字畫畫，但自如抓握，控制力道，依然還是欠點(diǎn)火候。人手是精妙的工具，因?yàn)樗袕?fù)雜的結(jié)構(gòu)。從手臂到手肘到手掌再到手指，骨頭，肌肉，肌腱，互相關(guān)聯(lián)，彼此協(xié)作。要把這一切搬到機(jī)器手上可就太難了——體積不能太大，傳感器得足夠多，結(jié)構(gòu)也要夠靈活……心有猛虎，細(xì)嗅薔薇，說來容易，讓機(jī)器辦到，則是對(duì)人類的一大考驗(yàn)。不過，現(xiàn)在看來，人類又完成了一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
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