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軟機(jī)器人夾具可以極大地提高許多領(lǐng)域的生產(chǎn)力，然而，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜且昂貴，國(guó)外一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了 ROSE，這是一種新穎的擁抱式軟抓手，其靈感來(lái)自于玫瑰花的盛開和閉合，ROSE具有令人驚訝的簡(jiǎn)單、廉價(jià)和可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)，即使在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境和條件下，它也可以拾取多種物體而不損壞它們。
雖然抓取物體對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)說(shuō)是一項(xiàng)相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)，但這個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)涉及很多機(jī)制。拾取物體需要對(duì)手指、手指的位置以及每個(gè)手指施加的壓力進(jìn)行精細(xì)控制，這反過(guò)來(lái)又需要復(fù)雜的傳感能力。毫無(wú)疑問(wèn)，機(jī)器人抓取和操作是機(jī)器人領(lǐng)域中一個(gè)重要的的研究領(lǐng)域。
如今，機(jī)器人手已經(jīng)在各種復(fù)雜和危險(xiǎn)的活動(dòng)中取代了人類，包括餐館、農(nóng)場(chǎng)、工廠和制造廠，一般來(lái)說(shuō)，軟機(jī)器人夾具更適合拾取易碎物體的任務(wù)，例如水果和蔬菜。然而，雖然軟機(jī)器人作為收割工具很有前景，但它們通常有一個(gè)共同的缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴。大多數(shù)軟機(jī)器人夾具設(shè)計(jì)需要多個(gè)部件的復(fù)雜組裝，這會(huì)增加開發(fā)和維護(hù)成本。
由 Van Anh Ho 副教授領(lǐng)導(dǎo)的日本先進(jìn)技術(shù)研究所 (JAIST) 的研究小組針對(duì)這些問(wèn)題提出了突破性的解決方案，他們從大自然中汲取靈感，開發(fā)了一種名為“ROSE”的創(chuàng)新型軟機(jī)器人抓手，它代表“基于旋轉(zhuǎn)的擠壓抓手”。
ROSE 令人印象深刻的是它的設(shè)計(jì)，柔軟的抓握部分具有圓柱形漏斗或套筒的形狀，并連接到堅(jiān)硬的圓形底座，而圓形底座又連接到致動(dòng)器的軸。漏斗必須放置在要拾取的物體上，覆蓋其表面積的相當(dāng)一部分，然后執(zhí)行器使底座轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使柔性漏斗的外皮緊緊包裹在物體周圍。這種機(jī)制的靈感大致來(lái)自玫瑰形狀的變化，玫瑰在白天開花，在夜間閉合。
與更傳統(tǒng)的夾具相比，ROSE 具有顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，它的制造成本要低得多，硬質(zhì)部件均可以 3D 打印，而漏斗本身可以使用模具和液體硅橡膠輕松生產(chǎn)，這確保了設(shè)計(jì)易于擴(kuò)展并且適合大規(guī)模生產(chǎn)。
其次，ROSE可以輕松拾取各種物體，無(wú)需復(fù)雜的控制和傳感機(jī)制。與依賴手指狀結(jié)構(gòu)的夾具不同，ROSE的套筒施加更溫和、更均勻的壓力，這使得ROSE更適合處理草莓和梨等易碎農(nóng)產(chǎn)品以及濕滑物體，該夾具的重量不到200克，有效負(fù)載重量比高達(dá) 6812%，令人印象深刻。
第三，ROSE極其耐用且堅(jiān)固。該團(tuán)隊(duì)表明，即使經(jīng)過(guò)40萬(wàn)次試驗(yàn)，它仍能成功地繼續(xù)拾取物體。此外，在存在明顯裂縫或切口的情況下，漏斗仍然可以正常工作。Assoc表示：“所提出的夾具在要求苛刻的情況下表現(xiàn)出色，它能夠承受嚴(yán)格的測(cè)試，在測(cè)試中我們將漏斗全高度切割成四個(gè)獨(dú)立的部分，這證明了它的能力。” 何教授說(shuō)道：“這項(xiàng)測(cè)試強(qiáng)調(diào)了機(jī)械手在挑戰(zhàn)性條件下的卓越彈性和最佳性能。”
最后，ROSE可以被賦予傳感能力。研究人員通過(guò)在圓形底座頂部放置多個(gè)攝像機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這些攝像機(jī)指向漏斗內(nèi)部，漏斗內(nèi)部覆蓋著標(biāo)記，攝像機(jī)可以拾取標(biāo)記的位置并通過(guò)圖像處理算法進(jìn)行分析，這種有前景的方法可以估計(jì)所抓取物體的尺寸和形狀。
研究團(tuán)隊(duì)指出，ROSE對(duì)于各種應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇，包括工廠的收割作業(yè)和分類物品。Assoc 總結(jié)道：“ROSE 夾具具有徹底改變抓取應(yīng)用并獲得各個(gè)領(lǐng)域廣泛接受的巨大潛力。” Ho 教授表示：“其簡(jiǎn)單而堅(jiān)固且可靠的設(shè)計(jì)將激勵(lì)研究人員和制造商在不久的將來(lái)將其用于各種抓取任務(wù)。”
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