戴上这款机械臂,采水果、打羽毛球、破墙拆房,手到擒来

时间:2020-06-30 相关资料下载


人工智能正在迅速发展中,苹果、微软、谷歌、百度等科技公司都在向智能方向发展;MIT、哈佛、斯坦福等国际知名大学也都在做相关的研究实验。以人工智能为代表的第四次科技革命正在发生。


人工智能的发明,是用来仿照人类学习的,是用理论、技术等一系列科学体系相结合的产物。穿戴式机械臂,除了帮助残障人士,还能做什么?从打羽毛球到破墙拆房,从室内生活到高强度劳动,各种任务场景轻松拿下。

近日,来自加拿大舍布鲁克大学的研究人员开发出了一种固定在腰间的机械臂系统,它可以帮助你完成多种任务。科幻的造型,不禁让人想起电影《明日边缘》里阿汤哥的那一身机甲以及《蜘蛛侠2》中的经典反派“章鱼博士”。



| 无所不能的“第三只手”

这款可穿戴的机械臂全称“基于磁流变离合器和静液压传输线的机械附肢”。

机械臂使用时,需要第二个人在后方操作。它可以辅助人们完成各种各样的动作,比如采摘水果:



这款机械臂的优势在于“可穿戴”,大大扩展了使用场景范围,与原先在固定台上的机械臂相比,真正具有了实用性。

此外,固定在腰部的机械臂可以在较为危险的场景下,代替人手进行施工作业,提高安全系数。比如,在粉刷高处墙壁的场景中,可以直接把工具交给机械臂,人的双手牢牢扶住梯子:



对于较重的物品,比如装修用的角磨机、电钻等2-4kg物品,机械臂也能轻松取放:



把机械臂的手掌换成一个铁球,整个装置就成了破拆机,普通的木板、胶合板、玻璃都能击穿。


除了“重活”,机械臂还有一项绝活——打羽毛球:



可轻可重,这款机械臂简直就是全面的生活助手。


| “第三只手”的内在构造

机械臂全套系统由3部分组成:机械臂本体、电源集成、操纵杆。




机械臂自重4.2千克(确实比较重),骨架由碳纤维和铝合金制成,接近一个成年男子单条手臂重量;由静态液压传输装置来驱动关节转动。这三个关节分别实现机械臂的全方位自由摆动。
电源集成由一台磁流变离合器和电脑组成,用来驱动液压装置给机械臂提供可调的动力。


每个机器人关节由一个由电动机组成的动力单元驱动 ,其中还包括两个定制磁流变离合器 ,两个滚珠螺钉和两个主气瓶。


手掌,即夹持器,由三个相同的手指组成,长16厘米,直径0.9厘米。每个手指由一个硅橡胶管织物的包裹层,和一个3D打印外骨骼构成。

这种织物呈径向刚性,轴向延伸。这种特性限制了管子在压力下的过度形变。外骨骼中的三个枢轴点将表面受压延伸转变为弯曲。

团队为机械臂严格设置了活动范围,避免它与使用者身体发生碰撞,保证安全。

这项研究最有价值的地方,在于将机械臂从特定的工业场景和医疗用途,扩展到了普通人的生活。虽然目前仍有很多限制和缺陷,但团队今后计划开发使用AI算法的控制系统,使机械臂更好的拟合人类的动作习惯。




论文原文:https://ieeexplore.ieee.org/document/8962256/metrics#metrics



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