新的腕式设备用两个机器人手指增强了人手

扭动螺丝刀，取下瓶盖，剥一根香蕉只是一些简单的任务，单手操作是很棘手的。现在，一个新的腕式机器人可以提供帮助 - 或者更确切地说，手指。

麻省理工学院的研究人员开发出一种机器人，可以增强人手的抓握动作。佩戴在手腕周围的设备基本上像两个额外的手指一样，靠近小拇指和拇指。一种新颖的控制算法使其能够与佩戴者的手指同步移动，以抓住各种形状和大小的物体。佩戴机器人，用户可以用一只手，例如，在拧下瓶盖的同时握住瓶底。

“这是一种完全直观和自然的移动机器人手指的方式，”麻省理工学院机械工程系福特工程教授哈里·阿萨达说。“你不需要命令机器人，而只需自然地移动你的手指。然后机器人手指反应并帮助你的手指。“

最终，Asada说，通过一些训练，人们可能会认为机器人手指是他们身体的一部分 - “就像你长时间使用的工具一样，你觉得机器人是你手的延伸。”他希望双指机器人可以帮助灵活性有限的人执行日常家务，例如打开罐子和举起重物。本周，他和研究生Faye Wu在加利福尼亚州伯克利举行的机器人：科学与系统会议上发表了一篇关于机器人的论文。

生物力学协同作用

研究人员称之为“编外机器人手指”的机器人由连接在一起的致动器组成，用于在抓握动作期间施加与人手指一样强的力。

为了开发一种算法来协调机器人手指与人手，研究人员首先研究手势的生理学，了解手的五个手指是高度协调的。虽然一只手伸出并以不同于一个杯子的方式抓住橙色，但只有两种一般的运动模式用于抓住物体：将手指放在一起，然后将它们向内扭曲。可以通过这两种模式的组合来解释对任何对象的掌握。

研究人员假设类似的“生物力学协同作用”可能不仅存在于五个人的手指之间，而且存在于七个人的手指中。为了验证这个假设，吴戴着一个配有多个位置记录传感器的手套，并通过一个轻型支架连接到她的手腕上。然后，她在实验室里寻找共同的物品，例如一盒饼干，汽水瓶和足球。

吴用手抓住每个物体，然后手动定位机器人手指以支撑物体。她用各种物体多次记录手和机器人关节角度，然后分析数据，发现每个掌握都可以通过所有七个手指中两个或三个一般模式的组合来解释。

研究人员利用这些信息开发出一种控制算法，将两个机器人手指的姿势与五个人的手指的姿势联系起来。Asada解释说，该算法基本上“教导”机器人采取人类期望机器人采取的某种姿势。

使机器人更接近人类

就目前而言，机器人模仿手的抓握，闭合并响应人的手指分开。但是吴想要让机器人更进一步，不仅控制位置，还控制力量。

“现在我们正在看姿势，但这不是整个故事，”吴说。“还有其他一些东西可以很好地掌握。对于看起来很小但很重或者很滑的物体，姿势会是相同的，但力量会有所不同，那么它会如何适应呢?这是我们接下来要做的事情。“

吴还指出，某些姿势 - 例如抓苹果 - 可能因人而异，最终，机器人援助可能需要考虑个人掌握偏好。为此，她设想开发一个人体和机器人手势相关的库。当用户使用机器人时，它可以学会适应以匹配他或她的偏好，从库中丢弃其他人。她将这台机器的学习比作苹果公司的Siri等语音命令系统。

“在你使用它一段时间后，它会习惯你的发音，因此它可以调整到你的特定口音，”吴说。“从长远来看，我们的技术可以类似，机器人可以调整和适应你。”

“这在人类和机器人如何相互作用的问题上开辟了新天地，”卡内基梅隆大学机器人研究所所长马修梅森说，他没有参与这项研究。“这是一个新颖的愿景，并增加了机器人技术可以改变我们对自己的看法的许多方式。”

在路上，Asada说机器人也可能缩小到不那么笨重的形式。

“这是一个原型，但我们可以将它缩小到其尺寸的三分之一，并使其可折叠，”Asada说。“我们可以把它变成一个手指弹出的手表或手镯，当工作完成后，它们会回到手表中。可穿戴式机器人是让机器人更接近我们日常生活的一种方式。“