让机器人更灵活掌握

工厂车间的大多数机器人都是手工制作的：配备大钳子或爪子，它们设计用于执行简单的操作，例如抓取物体，并将其放置在装配线的其他位置。对于许多工业机器人来说，更复杂的运动，例如调整物体的抓地力，仍然遥不可及。

麻省理工学院的工程师现在已经找到了一种方法，可以为简单的机器人抓手提供更多的灵活性：将环境作为帮助之手。由机械工程助理教授Alberto Rodriguez和研究生Nikhil Chavan-Dafle领导的团队开发了一个模型，该模型预测机器人抓手需要用力推动环境中的各种固定装置以调整其力量。抓住一个物体。

例如，如果机器人抓手的目的是在其中点拾取铅笔，而是抓住橡皮擦端，则可以利用环境来调整其抓握。Rodriguez的模型不是释放铅笔而是再次尝试，而是让机器人稍微松开它的手柄，将铅笔推到附近的墙上，足以让机器人的抓手更靠近铅笔的中点。

将机器人与环境相结合以提高灵活性是罗德里格斯称之为“外在灵巧”的一种方法 - 而不是人类之手的内在灵活性。为了以类似的方式调整一个人对铅笔的抓地力，一个人用一只手就可以简单地用手指朝着铅笔的中心爬行。但是在机器人手中编程这种内在的灵活性是非常棘手的，显着提高了机器人的成本。

借助罗德里格斯的新方法，制造，医药，灾难响应和其他基于抓手的应用中的现有机器人可以以经济有效的方式与环境相互作用，以执行更复杂的操作。

罗德里格兹说：“追逐人手仍是一个非常有效的方向[机器人技术]。” “但是，如果你买不起10万美元的手牌是非常复杂的，那么这种[方法]会给非常简单的抓手带来灵活性。”

Rodriguez和Chavan-Dafle将于9月份在智能机器人和系统国际会议上发表一篇详细介绍其新方法的论文。

推动机器人技术发展

罗德里格斯目前正在探索多种方式，在这种方式中可以利用环境来提高简单机器人抓手的灵活性。在正在进行的工作中，他的团队正在寻找机器人可能使用重力来抛掷和捕捉物体的方式，以及像桌面这样的表面如何帮助机器人在其手指之间滚动物体。

在这篇最近的论文中，该小组研究了一种外在灵活性的方法，称为“适应性推动” - 利用环境中的固定装置来操纵被抓物体。

罗德里格斯解释说：“我们将你手中没有的灵巧性外包给环境和手臂。” “而不是手上固有的灵巧，它是外在的，在环境中。”

研究人员开发了一个模型，描述了夹子，抓物体和不同类型的外部固定装置(如角落，边缘或表面)之间的强力相互作用。为了预测一个物体如何在一个夹具将其推向给定夹具时如何移动，研究人员设计该模型时要考虑各种因素，包括夹具和物体之间以及物体和环境之间的摩擦力。作为物体的质量，惯性和形状。

“开发环境”

在其当前的迭代中，模型预测夹具必须施加在物体和环境上的力，以将物体操纵到期望的方向。例如，机器人如何紧握杆，以及将杆推到一个点上有多难，将杆旋转45度?

Rodriguez和Chavan-Dafle测试了该模型对实际实验的预测，使用一个简单的双指夹具来操纵一根短杆，无论是滚动，旋转还是将其滑向三个固定装置：一个点，一条线和一个平面。该团队测量了机器人施加的力以将杆操纵到所需的方向，并将实验力与模型的预测力进行了比较。

罗德里格兹说：“协议非常好。” “我们已经验证了模型。现在我们正在规划方面，看看如何规划运动以产生某些轨迹。我们将来要问的一件事是：你如何在环境中设计固定装置这样机器人的动作更可靠，并且可以更快地执行?“

最终，罗德里格斯认为外在灵活性是一种廉价的方法，可以使简单的机器人更灵活地用于各种用途：手术机器人可以将手术刀推到手术台上以调整其抓地力，而现场的法医机器人可能会对一块反对附近岩石的证据，以更好地检查它。

罗德里格兹说：“利用环境对机器人和研究界来说非常重要。” “任何你在有效载荷或成本或复杂性，制造，手术，野外作业，甚至太空探索等领域都有局限性的应用 - 只要你有一个像人手一样不灵巧的抓手，这个[方法]给你一些灵巧。“