装有装满咖啡的气球作为手的机器人是迄今为止最好的抓取器

最灵巧、最小心、最实用的机器人抓手不是爪子或多指手,而是一个咖啡粉袋

在 DARPA 的资助下,康奈尔大学、芝加哥大学和 iRobot 的研究人员设计出了一种理想的机器人抓取装置,简单来说就是一个装有咖啡粉的乳胶派对气球。我们称之为动感物体抓取机械臂(Kinetic Object grippiNg Arm)。康奈尔大学更愿意称之为“通用抓手”,但我们认为 KONA 这个名字很有 DARPA 的风格。

它利用了一种称为“阻塞转变”(jamming transition)的物理现象。当颗粒(如咖啡粉)堆积得如此密集,以至于无法相互滑动时,它们就表现得像固体。当它们松散堆积时,它们表现得像液体。咖啡粉实际上是这种现象的一个很好的模拟——当你购买那些迷你真空包装的咖啡粉袋时,它们坚硬如石;所有的空气都被抽出,咖啡粉无法相互移动。打开袋子并引入一些空气,它们又会像松散的颗粒一样。

KONA 的工作原理正是如此。根据康奈尔大学新闻服务:一个普通的气球装满咖啡粉并连接到机械臂上。气球向下按压并围绕物体变形,然后真空将气球中的空气抽出,使其以正确的形状和压力固化抓握。当你想松开时,释放真空,气球就会再次变软。

设计灵巧的手是机器人领域最大的挑战之一。和你的手一样,机械手需要既灵巧又牢固,既灵敏又坚韧;它们必须能够从篮子里摘取生鸡蛋,拾起硬币,并提起重物穿过房间。这就是为什么斯洛文尼亚的科学家们让机器人打他们的手臂,以及为什么以色列的研究人员今年夏天为最好的机器人握手提供了现金奖励:为了真正让机器人普及和有用,有人需要解决手的问题。

在这个例子中,研究人员完全抛弃了手,转而选择了一个软乎乎的吸球。

康奈尔大学机械工程和计算机科学副教授 Hod Lipson 表示,这个抓手非常简单,明天就可以上市。它的通用性使其可用于广泛的应用,从改进假肢到拆除爆炸物。一篇描述这项工作的论文于 10 月 25 日在线发表在《美国国家科学院院刊》上。

理论上,任何类型的可阻塞颗粒物都可以工作——研究人员尝试了沙子、米饭、蒸粗麦粉和磨碎的旧轮胎——但他们选择了咖啡,因为它易于阻塞且重量轻。康奈尔纪事报解释说,任何品种都可以。但我们偏爱一种特定的风味夏威夷豆 blend。

John Amend,康奈尔大学
 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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