新的腕式設備用兩個機器人手指增強了人手

扭動螺絲刀，取下瓶蓋，剝一根香蕉只是一些簡單的任務，單手操作是很棘手的。現在，一個新的腕式機器人可以提供幫助 - 或者更確切地說，手指。

麻省理工學院的研究人員開發出一種機器人，可以增強人手的抓握動作。佩戴在手腕周圍的設備基本上像兩個額外的手指一樣，靠近小拇指和拇指。一種新穎的控制算法使其能夠與佩戴者的手指同步移動，以抓住各種形狀和大小的物體。佩戴機器人，用戶可以用一只手，例如，在擰下瓶蓋的同時握住瓶底。

“這是一種完全直觀和自然的移動機器人手指的方式，”麻省理工學院機械工程系福特工程教授哈里·阿薩達說。“你不需要命令機器人，而只需自然地移動你的手指。然后機器人手指反應并幫助你的手指。“

最終，Asada說，通過一些訓練，人們可能會認為機器人手指是他們身體的一部分 - “就像你長時間使用的工具一樣，你覺得機器人是你手的延伸。”他希望雙指機器人可以幫助靈活性有限的人執行日常家務，例如打開罐子和舉起重物。本周，他和研究生Faye Wu在加利福尼亞州伯克利舉行的機器人：科學與系統會議上發表了一篇關于機器人的論文。

生物力學協同作用

研究人員稱之為“編外機器人手指”的機器人由連接在一起的致動器組成，用于在抓握動作期間施加與人手指一樣強的力。

為了開發一種算法來協調機器人手指與人手，研究人員首先研究手勢的生理學，了解手的五個手指是高度協調的。雖然一只手伸出并以不同于一個杯子的方式抓住橙色，但只有兩種一般的運動模式用于抓住物體：將手指放在一起，然后將它們向內扭曲。可以通過這兩種模式的組合來解釋對任何對象的掌握。

研究人員假設類似的“生物力學協同作用”可能不僅存在于五個人的手指之間，而且存在于七個人的手指中。為了驗證這個假設，吳戴著一個配有多個位置記錄傳感器的手套，并通過一個輕型支架連接到她的手腕上。然后，她在實驗室里尋找共同的物品，例如一盒餅干，汽水瓶和足球。

吳用手抓住每個物體，然后手動定位機器人手指以支撐物體。她用各種物體多次記錄手和機器人關節角度，然后分析數據，發現每個掌握都可以通過所有七個手指中兩個或三個一般模式的組合來解釋。

研究人員利用這些信息開發出一種控制算法，將兩個機器人手指的姿勢與五個人的手指的姿勢聯系起來。Asada解釋說，該算法基本上“教導”機器人采取人類期望機器人采取的某種姿勢。

使機器人更接近人類

就目前而言，機器人模仿手的抓握，閉合并響應人的手指分開。但是吳想要讓機器人更進一步，不僅控制位置，還控制力量。

“現在我們正在看姿勢，但這不是整個故事，”吳說。“還有其他一些東西可以很好地掌握。對于看起來很小但很重或者很滑的物體，姿勢會是相同的，但力量會有所不同，那么它會如何適應呢?這是我們接下來要做的事情。“

吳還指出，某些姿勢 - 例如抓蘋果 - 可能因人而異，最終，機器人援助可能需要考慮個人掌握偏好。為此，她設想開發一個人體和機器人手勢相關的庫。當用戶使用機器人時，它可以學會適應以匹配他或她的偏好，從庫中丟棄其他人。她將這臺機器的學習比作蘋果公司的Siri等語音命令系統。

“在你使用它一段時間后，它會習慣你的發音，因此它可以調整到你的特定口音，”吳說。“從長遠來看，我們的技術可以類似，機器人可以調整和適應你。”

“這在人類和機器人如何相互作用的問題上開辟了新天地，”卡內基梅隆大學機器人研究所所長馬修梅森說，他沒有參與這項研究。“這是一個新穎的愿景，并增加了機器人技術可以改變我們對自己的看法的許多方式。”

在路上，Asada說機器人也可能縮小到不那么笨重的形式。

“這是一個原型，但我們可以將它縮小到其尺寸的三分之一，并使其可折疊，”Asada說。“我們可以把它變成一個手指彈出的手表或手鐲，當工作完成后，它們會回到手表中。可穿戴式機器人是讓機器人更接近我們日常生活的一種方式。“