豐田研究所TRI表示,軟體硅膠夾爪向家用機器人邁進了一步
幾十年來,對未來的展望一直以機器人作為家庭助理為特色。但是,盡管在機器人技術領域進行了多年的發展,但除了一些基本任務(如地板吸塵)外,家用機器人的夢想仍未實現。豐田研究所說,它已經朝著這個目標開發了一個軟體硅膠夾爪。豐田研究所(TRI)說,機器人協助不僅可以幫助打掃房屋和辦公室,還可以幫助老年人或殘障人士或與年齡相關的挑戰,使他們能夠更加獨立,有尊嚴和快樂地生活。作為對家用機器人的努力的一部分,TRI致力于改善機器人操作。此類夾持器必須能夠在無意間接觸時保持穩定的抓握,精確的放置以及安全的相互作用。它們還必須是低成本的,才能成為負擔得起且商業上可行的家用機器人的一部分。 TRI表示,其工程師設計了一種具有所有這些功能的操縱器,稱為“軟體硅膠夾爪”。軟體硅膠夾爪基于過去的發展軟氣泡夾爪是TRI操作團隊過去的工作的基礎。以前,TRI的機器人使用傳統的兩指抓取器(由外部攝像機引導)來抓取物體,對它們進行分類,甚至將物品正確放置在洗碗機中。抓具依靠這些相機來完成工作。換句話說,他們沒有任何觸覺?,F在,TRI表示已經找到了一種方法,可以使用軟抓手改善機器人的感知和操縱,該抓手既可以更好地被動握住物體,又可以主動感應施加了多少力。柔軟的抓手還可以精確地測量橫向力,該力可指示物體何時從抓手的抓握中滑出。抓手的開發團隊由Alex Alspach領導,他利用他的軟機器人開發背景來構思新的抓手設計,以及Naveen Kuppuswamy,他制定了使用該算法的算法。他們與TRI的觸覺團隊一起開發了一種技術,該技術利用充氣的彈性氣泡的堅固和順應性來抓握內部攝像機的感應。攝像頭從抓握內部以新的視角顯示發生了什么,包括通常不可見的力。Alspach和Kuppuswamy在其他研究組織的工作基礎上重復了他們的設計。早期的設計使用在末端執行器上帶有單個,大的,圓形的,柔軟的氣泡的機械臂,然后逐漸分成兩個臂(也稱為“大手指”)來執行靈巧的,觸覺驅動的任務,例如盲目分類對象和穿入螺母到一個巨大的螺栓上。TRI表示,其研究人員現在使用一個帶有兩個較小手指的單臂,每個手指都使用一個軟泡,該軟體硅膠結合了順從抓握的所有優點以及實時,真實世界的觸覺。軟體硅膠會感覺到形狀和力,并識別出它們正在抓握的物體以及物體和手指之間的力。此外,該團隊還用便宜的材料設計了軟體硅膠夾爪,從而消除了采用家用機器人的潛在障礙。未來豐田研究所TRI探索的目標TRI機器人技術研究團隊的長期目標是突破傳統的機器人控制器范式,并適應不斷變化的環境。改善反射。該團隊表示,它希望在機器人中復制實時課程糾正行為。它正在努力實現分布式機器人感應,在該感應中信息被“本地”處理并做出反應,而不必為每個決策都引用集中式“大腦”。這使機器人能夠以更少的前瞻性更快地執行其動作?!斑@更像是人類或動物的行為,”阿爾斯帕奇解釋說。 “在不到一秒鐘的時間內,我們做出反應并抓住掉落在桌子上或滑出我們手中的東西,幾乎沒有想到?!睌U大柔軟度。當前,只有機械手是柔軟的。但是,如果更多的表面可以由這種材料制成怎么辦?這可能會給人機交互帶來巨大優勢,包括與孩子,寵物或可能已經身體有障礙的人在家中工作。Alspach說:“我們的目標是打造能夠與周圍世界輕松互動的機器人?!?“柔軟性使機器人在家庭中的應用更加合理。更進一步,我們可以開始結合輕質材料,空氣,更小的電子設備和優化的設計來幫助我們減輕重量。它既柔軟又輕巧,并具有感應和反應的能力,有助于安全?!薄斑@實際上是一個非常棘手的問題,” Kuppuswamy補充道。 “從某種意義上講,這是非常困難的,因為您正在使用前沿材料……。這不僅是機械加工或焊接等傳統方法和材料?!笔惯@一事實進一步復雜化的是,任何可充氣設備都會引入連續動態變形的因素,這會破壞通常的方程式。 “從數學上講,軟是硬的,”庫普斯瓦米說。出版,認可更實用的機器人有關TRI軟體硅膠夾爪r的研究的更多信息,請參見已發表的論文“用于穩健和感知操作的軟體硅膠夾爪”。該團隊的研究還獲得了ICRA 2020年度IEEE國際機器人技術與自動化大會的認可,并因有關軟夾持器項目的另一篇出版物獲得了2019年機器人技術與自動化雜志*佳論文獎。TRI歡迎其他研究機器人操縱以通過自己的見解和發現為基礎的科學家開展工作。為了激發這種合作并進一步研究軟氣泡夾持器,他們主辦了VisuoTactile 2020,這是在機器人科學與系統(RSS)會議上舉行的視覺觸覺技術思想**研討會。該公司表示,軟體硅膠夾爪的基礎是其操縱研究,旨在使人類輔助機器人更可靠,更堅固。研究人員說,即使沒有傳感能力,與標準的軟爪相比,彈性材料或低剛度也能提供出色的爪。它可以適應各種形狀并獲得穩定的抓地力。該團隊說,這種抓手結合了力量和靈巧性,可以處理需要細膩觸感和平穩手部的物體。通過感應幾何形狀,相機圖像和剪切力,機器人現在可以通過估計物體的姿勢并感應表面上的力來感知它們所握持的物體。 TRI表示,由于軟體硅膠夾爪內部使用相對便宜的相機,因此它使諸如家用機器人之類的應用程序的操作更加接近實際。