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可穿戴式機器人為人手增添輔助手指

上網時間: 2014年07月22日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:機器手腕  可穿戴式機器人  協同作用  輔助機器人  機器手指 

你曾經嘗試以單手打開瓶蓋或信封封口嗎?或是其他需要用兩隻手來做的事?現在,如果你穿戴上美國麻省理工學院(MIT)開發的新式機器手腕,這些工作要以單手來做,可說是輕而易舉。儘管這款可穿戴式機器人仍處於原型階段,但已為具備「協同作用」(synergism)的輔助機器人技術建立新的典範。

「眾所周知,人類的手部動作是由機體間的協同所控制──這就是肌肉群經由單一控制訊號啟動的概念,」MIT博士候選人Faye Wu指出,「我們想把這種協同控制的概念延伸至可穿戴式機器人研究上。」

在靠近拇指和小指旁的兩個機械手指可依照人類手指的動作,協助用戶以單手完成通常需要兩隻手才能進行的任務。
MIT博士候選人Faye Wu表示,在靠近拇指和小指旁的兩個機械手指可依照人類手指的動作,協助用戶以單手完成通常需要兩隻手才能進行的任務。
(來源:MIT)

為此,可穿戴的手腕機器人配備一副手套,可測量每個手指的角度和方向,然後將控制訊號傳送至其他手指以實現協同反應。例如,在抓取一個大型物件時,一般的手指只需抓住頂部,讓較長的機器人手指抓握住底部。

「當我們用餐時手拿刀叉或是駕駛汽車,如果長時間使用這些工具,就會感覺他們像是身體的一部份。因此,這就是我們試圖用在機器人的想法。如果人們有了額外的手指或手臂,而且能與其良好互動,就會感覺他們就像是身體的一部份延伸,」MIT機械工程教授Harry Asada說。

Asada的研究小組正開發新的協同演算法,讓額外的機器人附件協助難以用單手完成的任務,未來,還可能進一步協助人類順利完成以雙手或雙臂難以完成的工作。此外,並不需要給這些機器手人清楚的指令,它就能依照與人類手指協同作業的方式,配合手指的動作與需要共同抓取物件。

如果有機器手指幫忙握住杯子的話,人們只要以單手就能輕鬆攪拌飲料了。
如果有機器手指幫忙握住杯子的話,人們只要以單手就能輕鬆攪拌飲料了。
(來源:MIT)

MIT將這種額外的機器手指稱為「贅生」手指,因為它們是由連接在一起的致動器組成,與人類的手指頭共同發揮同等強度的力量。研究人員們經由探索人類抓取物件的方式發現,手指的這種協同作用只需利用兩種基本演算法──使手指併攏,以及向內彎曲取物。大多數的物件抓取動作都只是這兩種基本模式的組合。

研究人員們希望,這些基本模式也適用於其他肢體發揮「生物-機器」協同效應,不過,研究人員的下一步在於為這項組合添加動力。例如,如何讓機器手指知道要施加更多力量,才能拾取沈重或光滑的小物件?其次,不同的人在抓取物件的施力與方式也有所不同,因而必須為不同的技巧編譯工具庫,使機器人可針對協助對象從工具庫中挑選正確的演算法,學習辨識以及更有效地進行協助。

該研究小組還致力於縮小機器手指機制,使其能夠內建於手環中,在需要時才彈出多餘手指來幫忙,在不用時又能隨即內摺妥善收藏。

編譯:Susan Hong

(參考原文:MIT Wrist-Robot Adds Extra Fingers,by R. Colin Johnson)





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